JP7109249B2 - 磁気センサ回路 - Google Patents

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Description

本発明は、磁気センサ回路に関する。
従来、各種回転機構の回転数や回転方向を検出するために、外部から印加された水平磁場を、集積回路内に構成された磁気収束板を用いて垂直磁場に変換することにより、垂直磁場と水平磁場とを垂直磁場センサによって検出する方式が知られている（例えば、特許文献１）。また、外部から印加された水平磁場を、集積回路内に構成された磁気収束板を用いて垂直磁場に変換することにより、垂直磁場と水平磁場とを垂直磁場センサによって検出し、検出した垂直磁場を示す信号、及び水平磁場を示す信号を共用の増幅回路を用いて増幅する構成が知られている（例えば、特許文献２）。また、垂直磁場センサと、水平磁場センサと用いて、外部から印加された垂直磁場と水平磁場とをそれぞれ検出し、検出した垂直磁場を示す信号、及び水平磁場を示す信号を共用の増幅回路を用いて増幅する構成が知られている（例えば、特許文献３）。
特開２００９－１５０７３２号公報 特開２０１５－１３２５７４号公報 米国特許７５３５２１５号明細書
ここで、特許文献１及び特許文献２に記載の技術では、磁気センサ回路において、同一種類のセンサのみを用いるため、各検知軸の感度を揃えることが可能である。一方、磁気収束板の積層には、一般的な半導体製造プロセスとは異なる特殊な製造工程が必要となり、製造に係るコストを低減することが困難である。
また、特許文献２に記載の技術では、同一種類のセンサのみを用いるため、検出した垂直磁場、及び水平磁場を共用の増幅回路によって増幅することが可能である。一方、特許文献３に記載の技術では、磁場検出感度の異なる垂直磁場センサと、水平センサとを用いるため、検出した信号を増幅する増幅回路を共通化すると、アナログ処理による垂直磁場感度と水平磁場感度を揃えることが困難である。この対策として、垂直磁場を示す信号の増幅回路と、水平磁場を示す信号の増幅回路とをそれぞれ個別に備える場合があるが、この場合、低消費電力化が困難である。また、アナログ処理による垂直磁場感度と水平磁場感度の補正を行わない場合があるが、この場合後段のディジタル処理部において補正する場合には、微細プロセス使用によるプロセスコストの増加や占有面積の増大によるコストの増加を招く。
本発明は、上記問題に鑑みて為されたものであり、磁気収束板を用いず、かつ増幅回路の占有面積を削減しつつ、２軸の感度を揃えた磁場の検出が可能な磁気センサ回路を提供するものである。
本発明の磁気センサ回路は、垂直磁場センサと、水平磁場センサと、第１演算増幅器と、第２演算増幅器と、前記垂直磁場センサの一方の出力端子と前記第１演算増幅器の一方の入力端子の間に接続された第１開閉器と、前記垂直磁場センサの他方の出力端子と前記第２演算増幅器の一方の入力端子の間に接続された第２開閉器と、前記水平磁場センサの一方の出力端子と前記第１演算増幅器の前記一方の入力端子の間に接続された第３開閉器と、前記水平磁場センサの他方の出力端子と前記第２演算増幅器の前記一方の入力端子の間に接続された第４開閉器と、前記第１演算増幅器の出力端子と前記他方の入力端子の間に接続された第１帰還回路と、前記第２演算増幅器の出力端子と前記他方の入力端子の間に接続された第２帰還回路と、前記第１演算増幅器の前記他方の入力端子と前記第２演算増幅器の前記他方の入力端子の間に接続された接続回路と、前記垂直磁場の測定をする第１測定モードと前記水平磁場の測定をする第２測定モードとを制御する制御回路と、前記第１帰還回路のインピーダンスを切換える第５開閉器と、前記第２帰還回路のインピーダンスを切換える第６開閉器と、前記接続回路のインピーダンスを切換える第７開閉器とのうち少なくともいずれか１つを備え、
前記制御回路は、前記第１測定モードにおいて、前記第１開閉器によって前記垂直磁場センサの前記一方の出力端子と前記第１演算増幅器の前記一方の入力端子とを接続し、前記第２開閉器によって前記垂直磁場センサの前記他方の出力端子と前記第２演算増幅器の前記一方の入力端子とを接続し、且つ前記第５開閉器と前記第６開閉器と前記第７開閉器のうち少なくともいずれか１つの開閉を制御し、前記第２測定モードにおいて、前記第３開閉器によって前記水平磁場センサの前記一方の出力端子と前記第１演算増幅器の前記一方の入力端子とを接続し、前記第４開閉器によって前記水平磁場センサの前記他方の出力端子と前記第２演算増幅器の前記一方の入力端子とを接続し、且つ前記第５開閉器と前記第６開閉器と前記第７開閉器のうち少なくともいずれか１つの開閉を制御することを特徴とする。
本発明によれば、磁気収束板を用いず、かつ増幅回路の占有面積を削減しつつ、２軸の感度を揃えた磁場の検出が可能な磁気センサ回路を提供することができる。
垂直磁場センサ、及び水平磁場センサがリング状多極磁石の磁場を検出する一例を示す図である。 第１実施形態に係る磁気センサ回路を示す図である。 第２実施形態に係る磁気センサ回路を示す図である。 第３実施形態に係る磁気センサ回路を示す図である。 第４実施形態に係る磁気センサ回路を示す図である。 変形例１に係る第２経路を示す図である。 変形例２に係る第１経路を示す図である。 変形例３に係る第１経路、及び第２経路を示す図である。 垂直磁場センサの出力と、水平磁場センサの出力とを示すグラフである。 磁気センサ回路の動作を示すタイミングチャートである。 第５実施形態に係る磁気センサ回路を示す図である。
［第１実施形態］
図１は、垂直磁場センサ１、及び水平磁場センサ２がリング状多極磁石５００の磁場を検出する一例を示す図である。
垂直磁場センサ１、及び水平磁場センサ２は、リング状多極磁石５００から生じる磁場（図１に示すＢ）を検出可能な位置に配置される。垂直磁場センサ１、及び水平磁場センサ２は、リング状多極磁石５００が回転すること伴う磁場の変化を検出する。以降の説明において、磁場の方向を説明する場合には、ＸＹＺ直交座標系を用いることがある。このＸＹＺ直交座標系のうち、Ｙ軸は、垂直磁場センサ１、及び水平磁場センサ２が配置される面の縦方向を示し、Ｘ軸は、垂直磁場センサ１、及び水平磁場センサ２が配置される面の横方向、すなわち水平方向を示し、Ｚ軸は、垂直磁場センサ１、及び水平磁場センサ２が配置される面の高さ方向、すなわち垂直方向を示す。
また、本実施形態において、リング状多極磁石５００は、Ｙ軸と平行な回転軸を中心に、Ｙ軸の一側から見て（－Ｙ方向にみて）反時計回りに回転する。
図１（ａ）、及び図１（ｃ）に示す通り、垂直磁場センサ１は、リング状多極磁石５００から生じる垂直方向の磁場（以下、単に垂直磁場と記載する。）を検出する。また、図１（ｂ）、及び図１（ｄ）に示す通り、水平磁場センサ２は、リング状多極磁石５００から生じる水平方向の磁場（以下、単に水平磁場と記載する。）を検出する。
ここで、垂直磁場センサ１と、水平磁場センサ２とは、各センサを構成する内部構造が異なるため、磁場の検出感度に違いが生じる場合がある。具体的には、垂直磁場センサ１と、水平磁場センサ２とでは、垂直磁場センサ１の方が磁場の検出感度が高い場合がある。この場合、垂直磁場センサ１が垂直磁場を検出し、出力する信号の増幅率と、水平磁場センサ２が水平磁場を検出し、出力する信号の増幅率とを、異なる増幅率にすることが求められる。上述の場合、垂直磁場センサ１が出力する信号の増幅率を、水平磁場センサ２が出力する信号の増幅率より低くすることが求められる。
図２は、第１実施形態に係る磁気センサ回路１００を示す図である。
磁気センサ回路１００は、垂直磁場センサ１と、水平磁場センサ２と、開閉器１１と、開閉器１２と、開閉器１３と、開閉器１４と、第１演算増幅器２１と、第２演算増幅器２２と、制御回路４１と、比較器５１と、基準電圧回路５２と、第１ラッチ回路５４と、第２ラッチ回路５５と、第１帰還回路Ａ１と、第２帰還回路Ａ２と、接続回路Ｂである抵抗Ｒ５とを備える。
垂直磁場センサ１は、第１端子１ａと、第２端子１ｂとを備える。水平磁場センサ２は、第１端子２ａと、第２端子２ｂとを備える。第１帰還回路Ａ１は、第１端子Ａ１ａと、第２端子Ａ１ｂとを備える。第２帰還回路Ａ２は、第１端子Ａ２ａと、第２端子Ａ２ｂとを備える。接続回路Ｂは、第１端子Ｂａと、第２端子Ｂｂとを備える。比較器５１は、２つの入力端子（第１端子５１ａ、及び第２端子５１ｂ）と、出力端子とを備える。
垂直磁場センサ１の第１端子１ａは、開閉器１１を介して第１演算増幅器２１の非反転増幅端子に接続される。垂直磁場センサ１の第２端子１ｂは、開閉器１２を介して第２演算増幅器２２の非反転増幅端子に接続される。水平磁場センサ２の第１端子２ａは、開閉器１３を介して第１演算増幅器２１の非反転増幅端子に接続される。水平磁場センサ２の第２端子２ｂは、開閉器１４を介して第２演算増幅器２２の非反転増幅端子に接続される。
第１帰還回路Ａ１の第１端子Ａ１ａと、接続回路Ｂの第１端子Ｂａとは、第１演算増幅器２１の反転増幅端子に接続される。第１帰還回路Ａ１の第２端子Ａ１ｂと、第１演算増幅器２１の出力端子とは、比較器５１の第１端子５１ａに接続される。
第２帰還回路Ａ２の第１端子Ａ２ａと、接続回路Ｂの第２端子Ｂｂとは、第２演算増幅器２２の反転増幅端子に接続される。第２帰還回路Ａ２の第２端子Ａ２ｂと、第２演算増幅器２２の出力端子とは、比較器５１の第２端子５１ｂに接続される。
比較器５１の出力端子は、第１ラッチ回路５４と、第２ラッチ回路５５とに接続される。
以下、磁気センサ回路１００の動作について説明する。
制御回路４１は、開閉器１１～開閉器１４に対して制御信号Ｓ１を出力し、開閉を制御する。開閉器１１～開閉器１４は、制御回路４１が出力する制御信号Ｓ１に応じて開閉し、第１演算増幅器２１、及び第２演算増幅器２２と、垂直磁場センサ１、又は水平磁場センサ２との接続を切換える。磁気センサ回路１００は、第１演算増幅器２１、及び第２演算増幅器２２に垂直磁場センサ１が接続される場合、垂直磁場を検出し、水平磁場センサ２が接続される場合、水平磁場を検出する。これにより、磁気センサ回路１００は、２軸(この一例では、垂直、及び水平)の磁場を検出する。垂直磁場センサ１は、第１端子１ａ、及び第２端子１ｂから、検出した垂直磁場の大きさに応じた差動電圧を出力する。また、水平磁場センサ２は、第１端子２ａ、及び第２端子２ｂから、検出した水平磁場の大きさに応じた差動電圧を出力する。
制御回路４１は、第１演算増幅器２１、及び第２演算増幅器２２に垂直磁場センサ１を接続し、垂直磁場を検出する場合、開閉器１１、及び開閉器１２を閉状態に制御し、開閉器１３、及び開閉器１４を開状態に制御する。これにより、第１演算増幅器２１、及び第２演算増幅器２２には、垂直磁場センサ１のみが接続される。以降の説明において、第１演算増幅器２１、及び第２演算増幅器２２に垂直磁場センサ１のみが接続され、垂直磁場を測定するモードを第１測定モードと記載する。
また、制御回路４１は、第１演算増幅器２１、第２演算増幅器２２に水平磁場センサ２を接続し、水平磁場を検出する場合、開閉器１３、及び開閉器１４を閉状態に制御し、開閉器１１、及び開閉器１２を開状態に制御する。これにより、第１演算増幅器２１、及び第２演算増幅器２２には、水平磁場センサ２のみが接続される。以降の説明において、第１演算増幅器２１、及び第２演算増幅器２２に水平磁場センサ２のみが接続され、水平磁場を測定するモードを第２測定モードと記載する。
制御回路４１は、開閉器１１～開閉器１４の開閉状態を所定の時間毎に第１測定モードと、第２測定モードとに切換える。所定の時間とは、リング状多極磁石５００が回転することに伴う磁場の変化を、垂直磁場センサ１、及び水平磁場センサ２が検出可能な時間である。より具体的には、制御回路４１は、リング状多極磁石５００が回転する速度よりも十分に速い速度によって第１測定モードと、第２測定モードとを切換える。
比較器５１は、第１測定モード、又は第２測定モードにおいて第１演算増幅器２１、及び第２演算増幅器２２から出力される差動電圧と、基準電圧回路５２が出力する基準信号（電圧）とを比較する。
例えば、第１測定モードにおいて、差動電圧と、基準信号とを比較器５１が比較した結果、差動電圧の方が大きい場合、垂直磁場センサ１が検出した磁場が、Ｚ軸の正の方向の垂直磁場（Ｓ極の磁場）であることを示す。また、第１測定モードにおいて、差動電圧と、基準信号とを比較器５１が比較した結果、差動電圧の方が小さい場合、垂直磁場センサ１が検出した磁場が、Ｚ軸の負の方向の垂直磁場（Ｎ極の磁場）であることを示す。
例えば、第２測定モードにおいて、差動電圧と、基準信号とを比較器５１が比較した結果、差動電圧の方が大きい場合、水平磁場センサ２が検出した磁場が、Ｘ軸の正の方向の水平磁場（Ｎ極の磁場）であることを示す。また、第２測定モードにおいて、差動電圧と、基準信号とを比較器５１が比較した結果、差動電圧の方が小さい場合、水平磁場センサ２が検出した磁場が、Ｘ軸の負の方向の水平磁場（Ｓ極の磁場）であることを示す。
比較器５１は、垂直磁場センサ１が検出した磁場がＮ極の磁場である場合、ローレベルの信号を出力する。比較器５１は、垂直磁場センサ１が検出した磁場がＳ極の磁場である場合、ハイレベルの信号を出力する。比較器５１は、水平磁場センサ２が検出した磁場がＮ極の磁場である場合、ローレベルの信号を出力する。比較器５１は、水平磁場センサ２が検出した磁場がＳ極の磁場である場合、ハイレベルの信号を出力する。
第１ラッチ回路５４は、第１測定モードにおいて比較器５１から出力された信号を保持する。また、第２ラッチ回路５５は、第２測定モードおいて比較器５１から出力された信号を保持する。
次に、第１演算増幅器２１の帰還ループを構成する帰還回路（第１帰還回路Ａ１）、及び第２演算増幅器２２の帰還ループを構成する帰還回路（第２帰還回路Ａ２）の接続経路を制御回路４１によって切換えることにより、垂直磁場センサ１が出力する信号の増幅率と、水平磁場センサ２が出力する信号の増幅率とを変更する場合について説明する。
第１帰還回路Ａ１は、第１演算増幅器２１の反転増幅端子と、出力端子との間に互いに並列に接続される第１経路Ａ１－１と、第２経路Ａ１－２とを備える。また、第２帰還回路Ａ２は、第２演算増幅器２２の反転増幅端子と、出力端子との間に互いに並列に接続される第１経路Ａ２－１と、第２経路Ａ２－２とを備える。
第１経路Ａ１－１は、抵抗Ｒ１を備える。第２経路Ａ１－２は、抵抗Ｒ２と、開閉器１５とを備える。抵抗Ｒ１は、第１端子Ａ１ａと、第２端子Ａ１ｂとの間に接続される。また、開閉器１５の一端は、第２端子Ａ１ｂと接続され、開閉器１５の他の一端は、抵抗Ｒ２を介して第１端子Ａ１ａに接続される。
第１経路Ａ２－１は、抵抗Ｒ３を備える。第２経路Ａ２－２は、抵抗Ｒ４と、開閉器１６とを備える。抵抗Ｒ３は、第１端子Ａ２ａと、第２端子Ａ２ｂとの間に接続される。また、開閉器１６の一端は、第２端子Ａ２ｂと接続され、開閉器１６の他の一端は、抵抗Ｒ４を介して第１端子Ａ２ａに接続される。
制御回路４１は、第１測定モードにおいて、開閉器１５、及び開閉器１６を閉状態に制御する。この場合、第１演算増幅器２１の反転増幅端子と、出力端子の間には、抵抗Ｒ１と、抵抗Ｒ２とが互いに並列に接続され、第２演算増幅器２２の反転増幅端子と、出力端子との間には、抵抗Ｒ３と、抵抗Ｒ４とが互いに並列に接続される。従って、第１演算増幅器２１の増幅率は、抵抗Ｒ１と、抵抗Ｒ２との合成抵抗と、抵抗Ｒ５とによって決まり、第２演算増幅器２２の増幅率は、抵抗Ｒ３と、抵抗Ｒ４との合成抵抗と、抵抗Ｒ５とによって決まる。
また、制御回路４１は、第２測定モードにおいて、開閉器１５、及び開閉器１６を開状態に制御する。この場合、第１演算増幅器２１の反転増幅端子と、出力端子との間には、抵抗Ｒ１のみが接続される。また、第２演算増幅器２２の反転増幅端子と、出力端子との間には、抵抗Ｒ３のみが接続される。従って、第１演算増幅器２１の増幅率は、抵抗Ｒ１と、抵抗Ｒ５とによって決まり、第２演算増幅器２２の増幅率は、抵抗Ｒ３と、抵抗Ｒ５とによって決まる。
ここで、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、及び抵抗Ｒ５の抵抗値は、第１測定モードにおいて、第１演算増幅器２１の増幅率が、垂直磁場センサ１が出力する信号の増幅率に適した増幅率となる抵抗値である。抵抗Ｒ３、抵抗Ｒ４、及び抵抗Ｒ５の抵抗値は、第１測定モードにおいて、第２演算増幅器２２の増幅率が、垂直磁場センサ１が出力する信号の増幅率に適した増幅率となる抵抗値である。
また、抵抗Ｒ１、及び抵抗Ｒ５の抵抗値は、第２測定モードにおいて、第１演算増幅器２１の増幅率が、水平磁場センサ２が出力する信号の増幅率に適した増幅率となる抵抗値である。抵抗Ｒ３、及び抵抗Ｒ５の抵抗値は、第２演算増幅器２２の増幅率が、水平磁場センサ２が出力する信号の増幅率に適した増幅率となる抵抗値である。
上述した構成によって、第１演算増幅器２１、及び第２演算増幅器２２の増幅率は、第２測定モードよりも第１測定モードの方が低くなる。従って、垂直磁場センサ１が出力する信号の増幅率を、水平磁場センサ２が出力する信号の増幅率より低くすることができる。
以上説明したように、本実施形態の磁気センサ回路１００によれば、開閉器１５の開閉状態を切換えることによって、第１測定モードでは、第１帰還回路Ａ１のインピーダンスを抵抗Ｒ１と、抵抗Ｒ２との合成抵抗の値にし、第２測定モードでは、第１帰還回路Ａ１のインピーダンスを抵抗Ｒ１の抵抗の値にすることができる。また、本実施形態の磁気センサ回路１００によれば、開閉器１６の開閉状態を切換えることによって、第１測定モードでは、第２帰還回路Ａ２のインピーダンスを抵抗Ｒ３と、抵抗Ｒ４との合成抵抗の値にし、第２測定モードでは、第２帰還回路Ａ２のインピーダンスを抵抗Ｒ３の抵抗の値にすることができる。
従って、本実施形態の磁気センサ回路１００によれば、第１演算増幅器２１、及び第２演算増幅器２２の増幅率を、測定モードの切換えに同期させて切換えることができる。
また、本実施形態の磁気センサ回路１００において、開閉器１５と、第１演算増幅器２１の反転増幅端子とは、抵抗Ｒ２を介して接続され、開閉器１６と、第２演算増幅器２２の反転増幅端子とは、抵抗Ｒ４を介して接続される。これにより、本実施形態の磁気センサ回路１００は、開閉器１５、及び開閉器１６を開閉することに伴って生じるノイズが第１演算増幅器２１、及び第２演算増幅器２２に直接入力されることを抑制することができる。
［第２実施形態］
図３は、第２実施形態に係る磁気センサ回路１０１を示す図である。
第２実施形態では、帰還回路の直列に接続される接続経路を制御回路４１によって切換えることにより、垂直磁場センサ１が出力する信号の増幅率と、水平磁場センサ２が出力する信号の増幅率とを変更する場合について説明する。なお、上述した実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態において、第１経路Ａ１－１と、第２経路Ａ１－２とは、第１演算増幅器２１の反転増幅端子と、出力端子との間に直列に接続される。また、第１経路Ａ２－１と、第２経路Ａ２－２とは、第２演算増幅器２２の反転増幅端子と、出力端子との間に直列に接続される。
第１経路Ａ１－１は、抵抗Ｒ１を備える。第２経路Ａ１－２は、抵抗Ｒ６と、開閉器１５とを備える。抵抗Ｒ１の一端は、第１端子Ａ１ａと接続され、抵抗Ｒ１の他の一端は、第２経路Ａ１－２と接続される。抵抗Ｒ６と、開閉器１５とは、抵抗Ｒ１の一端と、第２端子Ａ１ｂとの間に互いに並列に接続される。
また、第１経路Ａ２－１は、抵抗Ｒ３を備える。第２経路Ａ２－２は、抵抗Ｒ７と、開閉器１６とを備える。抵抗Ｒ３の一端は、第１端子Ａ２ａと接続され、抵抗Ｒ３の他の一端は、第２経路Ａ２－２と接続される。抵抗Ｒ７と、開閉器１６とは、抵抗Ｒ３の一端と、第２端子Ａ２ｂとの間に互いに並列に接続される。
制御回路４１は、第１測定モードにおいて、開閉器１５、及び開閉器１６を閉状態に制御する。この場合、第１演算増幅器２１の反転増幅端子と、出力端子との間には、抵抗Ｒ１のみが接続される。また、第２演算増幅器２２の反転増幅端子と、出力端子との間には、抵抗Ｒ３のみが接続される。従って、第１演算増幅器２１の増幅率は、抵抗Ｒ１と、抵抗Ｒ５とによって決まり、第２演算増幅器２２の増幅率は、抵抗Ｒ３と、抵抗Ｒ５とによって決まる。
また、第２測定モードにおいて、開閉器１５、及び開閉器１６を開状態に制御する。この場合、第１演算増幅器２１の反転増幅端子と、出力端子の間には、抵抗Ｒ１と、抵抗Ｒ６とが直列に接続され、第２演算増幅器２２の反転増幅端子と、出力端子との間には、抵抗Ｒ３と、抵抗Ｒ７とが直列に接続される。従って、第１演算増幅器２１の増幅率は、抵抗Ｒ１と、抵抗Ｒ６との合成抵抗と、抵抗Ｒ５とによって決まり、第２演算増幅器２２の増幅率は、抵抗Ｒ３と、抵抗Ｒ７との合成抵抗と、抵抗Ｒ５とによって決まる。
ここで、抵抗Ｒ１、及び抵抗Ｒ５の抵抗値は、第１測定モードにおいて、第１演算増幅器２１の増幅率が、垂直磁場センサ１が出力する信号の増幅率に適した増幅率となる抵抗値である。抵抗Ｒ３、及び抵抗Ｒ５の抵抗値は、第１測定モードにおいて、第２演算増幅器２２の増幅率が、垂直磁場センサ１が出力する信号の増幅率に適した増幅率となる抵抗値である。
また、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ５、及び抵抗Ｒ６の抵抗値は、第２測定モードにおいて、第１演算増幅器２１の増幅率が、水平磁場センサ２が出力する信号の増幅率に適した増幅率となる抵抗値である。抵抗Ｒ３、抵抗Ｒ５、及び抵抗Ｒ７の抵抗値は、第２測定モードにおいて、第２演算増幅器２２の増幅率が、水平磁場センサ２が出力する信号の増幅率に適した増幅率となる抵抗値である。
上述した構成によって、第１演算増幅器２１、及び第２演算増幅器２２の増幅率は、第２測定モードよりも第１測定モードの方が低くなる。従って、垂直磁場センサ１が出力する信号の増幅率を、水平磁場センサ２が出力する信号の増幅率より低くすることができる。
以上説明したように、本実施形態の磁気センサ回路１０１によれば、開閉器１５の開閉状態を切換えることによって、第１測定モードでは、第１帰還回路Ａ１のインピーダンスを抵抗Ｒ１の値にし、第２測定モードでは、第１帰還回路Ａ１のインピーダンスを抵抗Ｒ１と、抵抗Ｒ６との合成抵抗の値にすることができる。また、本実施形態の磁気センサ回路１０１によれば、開閉器１６の開閉状態を切換えることによって、第１測定モードでは、第２帰還回路Ａ２のインピーダンスを抵抗Ｒ３の値にし、第２測定モードでは、第２帰還回路Ａ２のインピーダンスを抵抗Ｒ３と、抵抗Ｒ７との合成抵抗の値にすることができる。
従って、本実施形態の磁気センサ回路１０１によれば、第１演算増幅器２１、及び第２演算増幅器２２の増幅率を、測定モードの切換えに同期させて切換えることができる。
また、本実施形態の磁気センサ回路１０１において、開閉器１５と、第１演算増幅器２１の反転増幅端子とは、抵抗Ｒ１を介して接続され、開閉器１６と、第２演算増幅器２２の反転増幅端子とは、抵抗Ｒ３を介して接続される。これにより、本実施形態の磁気センサ回路１０１は、開閉器１５、及び開閉器１６を開閉することに伴って生じるノイズが第１演算増幅器２１、及び第２演算増幅器２２に直接入力されることを抑制することができる。
［第３実施形態］
図４は、第３実施形態に係る磁気センサ回路１０２を示す図である。
第３実施形態では、接続回路Ｂの接続経路を制御回路４１によって切換えることにより、増幅率を変更する場合について説明する。なお、上述した実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態において、接続回路Ｂは、第１演算増幅器２１の反転増幅端子と、第２演算増幅器２２の反転増幅端子との間に互いに並列に接続される第１経路Ｂ－１と、第２経路Ｂ－２とを備える。第１帰還回路Ａ１は、抵抗Ｒ１を備え、第２帰還回路Ａ２は、抵抗Ｒ３を備える。
第１経路Ｂ－１は、抵抗Ｒ５を備える。第２経路Ｂ－２は、抵抗Ｒ８と、開閉器１７とを備える。抵抗Ｒ５は、第１端子Ｂａと、第２端子Ｂｂとの間に接続される。また、開閉器１７の一端は、第２端子Ｂｂと接続され、開閉器１７の他の一端は、抵抗Ｒ８を介して第１端子Ｂａに接続される。
制御回路４１は、第１測定モードにおいて、開閉器１７を開状態に制御する。この場合、第１演算増幅器２１の反転増幅端子と、第２演算増幅器２２の反転増幅端子との間には、抵抗Ｒ５のみが接続される。従って、第１演算増幅器２１の増幅率は、抵抗Ｒ１と、抵抗Ｒ５とによって決まり、第２演算増幅器２２の増幅率は、抵抗Ｒ３と、抵抗Ｒ５とによって決まる。
また、制御回路４１は、第２測定モードにおいて、開閉器１７を閉状態に制御する。この場合、第１演算増幅器２１の反転増幅端子と、第２演算増幅器２２の反転増幅端子との間には、抵抗Ｒ５と、抵抗Ｒ８とが互いに並列に接続される。従って、第１演算増幅器２１の増幅率は、抵抗Ｒ５と、抵抗Ｒ８との合成抵抗と、抵抗Ｒ１とによって決まり、第２演算増幅器２２の増幅率は、抵抗Ｒ５と、抵抗Ｒ８との合成抵抗と、抵抗Ｒ３とによって決まる。
ここで、抵抗Ｒ１、及び抵抗Ｒ５の抵抗値は、第１測定モードにおいて、第１演算増幅器２１の増幅率が、垂直磁場センサ１が出力する信号の増幅率に適した増幅率となる抵抗値である。抵抗Ｒ３、及び抵抗Ｒ５の抵抗値は、第１測定モードにおいて、第２演算増幅器２２の増幅率が、垂直磁場センサ１が出力する信号の増幅率に適した増幅率となる抵抗値である。
また、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ５、及び抵抗Ｒ８の抵抗値は、第２測定モードにおいて、第１演算増幅器２１の増幅率が、水平磁場センサ２が出力する信号の増幅率に適した増幅率となる抵抗値である。抵抗Ｒ３、抵抗Ｒ５、及び抵抗Ｒ８の抵抗値は、第２測定モードにおいて、第２演算増幅器２２の増幅率が、水平磁場センサ２が出力する信号の増幅率に適した増幅率となる抵抗値である。
上述した構成によって、第１演算増幅器２１、及び第２演算増幅器２２の増幅率は、第２測定モードよりも第１測定モードの方が低くなる。従って、垂直磁場センサ１が出力する信号の増幅率を、水平磁場センサ２が出力する信号の増幅率より低くすることができる。
本実施形態の磁気センサ回路１０２の接続回路Ｂは、第１演算増幅器２１の反転入力端子と、第２演算増幅器２２の反転入力端子との間に互いに並列に接続され、インピーダンスが互いに異なる第１経路Ｂ－１と、第２経路Ｂ－２とを備え、第１経路Ｂ－１は、抵抗Ｒ５を備え、第２経路Ｂ－２は、抵抗Ｒ８と、開閉器１７とを備え、抵抗Ｒ８と、開閉器１７とは、直列に接続される。
本実施形態の磁気センサ回路１０２によれば、開閉器１７の開閉状態を切換えることによって、第１測定モードでは、接続回路Ｂのインピーダンスを抵抗Ｒ５の値にし、第２測定モードでは、接続回路Ｂのインピーダンスを抵抗Ｒ５と、抵抗Ｒ８との合成抵抗の値にすることができるので、第１演算増幅器２１、及び第２演算増幅器２２の増幅率を、測定モードの切換えに同期させて切換えることができる。
なお、上述では、開閉器１７の他の一端が、抵抗Ｒ８を介して第１端子Ｂａ（第１演算増幅器２１の反転増幅端子）に接続される場合について説明したが、これに限られない。開閉器１７の一端が第１端子Ｂａに接続され、開閉器１７の他の一端が、抵抗Ｒ８を介して第２端子Ｂｂ（第２演算増幅器２２の反転増幅端子）に接続される構成であってもよい。
［第４実施形態］
図５は、第４実施形態に係る磁気センサ回路１０３を示す図である。
第４実施形態では、接続回路Ｂの直列に接続される接続経路を制御回路４１によって切換えることにより、垂直磁場センサ１が出力する信号の増幅率と、水平磁場センサ２が出力する信号の増幅率とを変更する場合について説明する。なお、上述した実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態において、第１経路Ｂ－１と、第２経路Ｂ－２とは、第１演算増幅器２１の反転増幅端子と、第２演算増幅器２２の反転増幅端子との間に直列に接続される。
第１経路Ｂ－１は、抵抗Ｒ５を備える。第２経路Ｂ－２は、抵抗Ｒ９と、開閉器１７とを備える。抵抗Ｒ５の一端は、第１端子Ｂａと接続され、抵抗Ｒ５の他の一端は第２経路Ｂ－２と接続される。抵抗Ｒ９と、開閉器１７とは、抵抗Ｒ５の一端と、第２端子Ｂｂとの間に互いに並列に接続される。
また、第１帰還回路Ａ１は、抵抗Ｒ１を備え、第２帰還回路Ａ２は、抵抗Ｒ３を備える。
制御回路４１は、第１測定モードにおいて、開閉器１７を開状態に制御する。この場合、第１演算増幅器２１の反転増幅端子と、第２演算増幅器２２の反転増幅端子との間には、抵抗Ｒ５と、抵抗Ｒ９とが直列に接続される。従って、第１演算増幅器２１の増幅率は、抵抗Ｒ５と、抵抗Ｒ９との合成抵抗と、抵抗Ｒ１とによって決まり、第２演算増幅器２２の増幅率は、抵抗Ｒ５と、抵抗Ｒ９との合成抵抗と、抵抗Ｒ３とによって決まる。
また、制御回路４１は、第２測定モードにおいて、開閉器１７を閉状態に制御する。この場合、第１演算増幅器２１の反転増幅端子と、第２演算増幅器２２の反転増幅端子との間には、抵抗Ｒ５のみが接続される。従って、第１演算増幅器２１の増幅率は、抵抗Ｒ１と、抵抗Ｒ５とによって決まり、第２演算増幅器２２の増幅率は、抵抗Ｒ３と、抵抗Ｒ５とによって決まる。
ここで、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ５、及び抵抗Ｒ９の抵抗値は、第１測定モードにおいて、第１演算増幅器２１の増幅率の増幅率が、垂直磁場センサ１が出力する信号の増幅率に適した増幅率となる抵抗値である。抵抗Ｒ３、抵抗Ｒ５、及び抵抗Ｒ９の抵抗値は、第１測定モードにおいて、第２演算増幅器２２の増幅率の増幅率が、垂直磁場センサ１が出力する信号の増幅率に適した増幅率となる抵抗値である。
また、抵抗Ｒ１、及び抵抗Ｒ５の抵抗値は、第２測定モードにおいて、第１演算増幅器２１の増幅率が、水平磁場センサ２が出力する信号の増幅率に適した増幅率となる抵抗値である。また、抵抗Ｒ３、及び抵抗Ｒ５の抵抗値は、第２測定モードにおいて、第２演算増幅器２２の増幅率が、水平磁場センサ２が出力する信号の増幅率に適した増幅率となる抵抗値である。
上述した構成によって、第１演算増幅器２１、及び第２演算増幅器２２の増幅率は、第２測定モードよりも第１測定モードの方が低くなる。従って、垂直磁場センサ１が出力する信号の増幅率を、水平磁場センサ２が出力する信号の増幅率より低くすることができる。
以上説明したように、本実施形態の磁気センサ回路１０３によれば、開閉器１７の開閉状態を切換えることによって、第１測定モードでは、接続回路Ｂのインピーダンスを抵抗Ｒ５と、抵抗Ｒ９との合成抵抗の値にし、第２測定モードでは、接続回路Ｂのインピーダンスを抵抗Ｒ５の値にすることができる。
従って、本実施形態の磁気センサ回路１０３によれば、第１演算増幅器２１、及び第２演算増幅器２２の増幅率を、測定モードの切換えに同期させて切換えることができる。
なお、上述では、開閉器１７の他の一端が、抵抗Ｒ５を介して第１端子Ｂａ（第１演算増幅器２１の反転増幅端子）に接続される場合について説明したが、これに限られない。開閉器１７の一端が第１端子Ｂａに接続され、開閉器１７の他の一端が、抵抗Ｒ５を介して第２端子Ｂｂ（第２演算増幅器２２の反転増幅端子）に接続される構成であってもよい。
［変形例１］
以下、図を参照して第１実施形態、及び第３実施形態に係る変形例１、第２経路内の開閉器の両端に２つの抵抗が接続される場合について説明する。なお、上述した実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
図６は、変形例１に係る第２経路を示す図である。
図６（Ａ）に示す通り、上述した第１実施形態、及び第３実施形態では、第２経路Ａ１－２、第２経路Ａ２－２、及び第２経路Ｂ－２には、開閉器（開閉器１５、開閉器１６、及び開閉器１７）と、抵抗（抵抗Ｒ２、抵抗Ｒ４、及び抵抗Ｒ８）とが１つずつ備えられる場合について説明した。
変形例１では、図６（Ｂ）に示す通り、第２経路Ａ１－２には、抵抗Ｒ２－１と、抵抗Ｒ２－２とが開閉器１５の両端にそれぞれ備えられる。また、第２経路Ａ２－２には、抵抗Ｒ４－１と、抵抗Ｒ４－２とが開閉器１６の両端にそれぞれ備えられる。また、第２経路Ｂ－２には、抵抗Ｒ８－１と、抵抗Ｒ８－２とが開閉器１７の両端にそれぞれ備えられる。
ここで、開閉器１５が閉状態に制御されることにより、直列に接続される抵抗Ｒ２－１、及び抵抗Ｒ２－２の合成抵抗の抵抗値は、抵抗Ｒ２の抵抗値と合致することが好ましい。また、開閉器１６が閉状態に制御されることにより、直列に接続される抵抗Ｒ４－１、及び抵抗Ｒ４－２の合成抵抗の抵抗値は、抵抗Ｒ４の抵抗値と合致することが好ましい。また、開閉器１７が閉状態に制御されることにより、直列に接続される抵抗Ｒ８－１、及び抵抗Ｒ８－２の合成抵抗の抵抗値は、抵抗Ｒ８の抵抗値と合致することが好ましい。
例えば、上述した第１実施形態では、開閉器１５、及び開閉器１６を開閉することに伴って生じるノイズが、第１演算増幅器２１の出力端子、及び第２演算増幅器２２の出力端子に重畳し、次段（この一例では、比較器５１）の入力に影響する場合がある。変形例１の第２経路Ａ１－２、及び第２経路Ａ２－２によれば、開閉器１５、及び開閉器１６を開閉することに伴って生じるノイズが、比較器５１に直接入力されることを抑制することができる。
［変形例２］
以下、図を参照して本発明の第２実施形態、及び第４実施形態に係る変形例２、開閉器の両端に２つの抵抗が接続される場合について説明する。なお、上述した実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
図７は、変形例２に係る第１経路を示す図である。
図７（Ａ）に示す通り、上述した第２実施形態、及び第４実施形態では、第１経路Ａ１－１、第１経路Ａ２－１、及び第１経路Ｂ－１には、抵抗（抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ３、及び抵抗Ｒ５）が１つずつ備えられる場合について説明した。
変形例２では、図７（Ｂ）に示す通り、第１帰還回路Ａ１は、第１経路Ａ１－１として抵抗Ｒ１－１と、抵抗Ｒ１－２とを第２経路Ａ１－２（開閉器１５）の両端に備える。第２帰還回路Ａ２及び接続回路Ｂも図の通りである。
ここで、開閉器１５が閉状態に制御されることにより、第２経路Ａ１－２に直列に接続される抵抗Ｒ１－１、及び抵抗Ｒ１－２の合成抵抗の抵抗値は、抵抗Ｒ１の抵抗値と合致することが好ましい。また、開閉器１６が閉状態に制御されることにより、第２経路Ａ２－２に直列に接続される抵抗Ｒ３－１、及び抵抗Ｒ３－２の合成抵抗の抵抗値は、抵抗Ｒ３の抵抗値と合致することが好ましい。また、開閉器１７が閉状態に制御されることにより、第２経路Ｂ－２に直列に接続される抵抗Ｒ５－１、及び抵抗Ｒ５－２の合成抵抗の抵抗値は、抵抗Ｒ５の抵抗値と合致することが好ましい。
例えば、上述した第２実施形態では、開閉器１５、及び開閉器１６を開閉することに伴って生じるノイズが、第１演算増幅器２１の出力端子、及び第２演算増幅器２２の出力端子に重畳し、次段（この一例では、比較器５１）の入力に影響する場合があった。変形例２の第１経路Ａ１－１、及び第１経路Ａ２－１によれば、開閉器１５、及び開閉器１６を開閉することに伴って生じるノイズが、比較器５１に直接入力されることを抑制することができる。
［変形例３］
以下、図を参照して第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態、第４実施形態、変形例１、及び変形例２に係る変形例３、第１測定モード及び第２測定モードにおいて、第１経路のみ又は第２経路のみを接続する場合について説明する。
図８は、変形例３に係る第１経路、及び第２経路を示す図である。
変形例３では、図８（Ａ）に示す通り、第１帰還回路Ａ１は、開閉器１５（図示する開閉器１５－１、及び開閉器１５－２）と、第１経路Ａ１－１と、第２経路Ａ１－２とを備える。第１経路Ａ１－１は、抵抗Ｒ２０を備え、第２経路Ａ１－２は、抵抗Ｒ２３を備える。第２帰還回路Ａ２及び接続回路Ｂも図の通りである。
変形例３において、開閉器１５、開閉器１６、及び開閉器１７は、回路内の接続を第１経路、又は第２経路に切換える開閉器である。具体的には、開閉器１５－１及び開閉器１５－２は、連動して開閉する開閉器である。また、開閉器１６－１及び開閉器１６－２と開閉器１７－１及び開閉器１７－２も同様である。
第１帰還回路Ａ１において、制御回路４１は、第１測定モードにおいて、第１端子Ａ１ａと、第２端子Ａ１ｂとの間に第１経路Ａ１－１を接続するように開閉器１５の状態を制御する。制御回路４１は、第２測定モードにおいて、第１端子Ａ１ａと、第２端子Ａ１ｂとの間に第２経路Ａ１－２を接続するように開閉器１５の状態を制御する。これらの動作は、第２帰還回路Ａ２及び接続回路Ｂにおいても同様である。
ここで、抵抗Ｒ２０、抵抗Ｒ２１、及び抵抗Ｒ２２の抵抗値は、垂直磁場センサ１が出力する信号の増幅率に適した増幅率となる抵抗値である。また、抵抗Ｒ２３、抵抗Ｒ２４、及び抵抗Ｒ２５の抵抗値は、水平磁場センサ２が出力する信号の増幅率に適した増幅率となる抵抗値である。
従って、変形例３の第１帰還回路Ａ１、第２帰還回路Ａ２、及び接続回路Ｂによれば、垂直磁場センサ１が出力する信号の増幅率を、水平磁場センサ２が出力する信号の増幅率より低くすることができる。
なお、図８（Ｂ）に示す通り、変形例３の第１帰還回路Ａ１、第２帰還回路Ａ２、及び接続回路Ｂは、開閉器１５、開閉器１６、及び開閉器１７の両端にそれぞれ抵抗を備える構成であってもよい。具体的には、開閉器１５、開閉器１６、及び開閉器１７の両端にそれぞれ抵抗Ｒ９０、及び抵抗Ｒ９１を備える構成であってもよい。
この場合、抵抗Ｒ９０、抵抗Ｒ９１、及び抵抗Ｒ２０の合成抵抗の抵抗値と、抵抗Ｒ９０、抵抗Ｒ９１、及び抵抗Ｒ２１の合成抵抗の抵抗値と、抵抗Ｒ９０、抵抗Ｒ９１、及び抵抗Ｒ２２の合成抵抗の抵抗値とは、垂直磁場センサ１が出力する信号の増幅率に適した増幅率となる抵抗値である。また、抵抗Ｒ９０、抵抗Ｒ９１、及び抵抗Ｒ２３の合成抵抗の抵抗値と、抵抗Ｒ９０、抵抗Ｒ９１、及び抵抗Ｒ２４の合成抵抗の抵抗値と、抵抗Ｒ９０、抵抗Ｒ９１、及び抵抗Ｒ２５の合成抵抗の抵抗値とは、水平磁場センサ２が出力する信号の増幅率に適した増幅率となる抵抗値である。
従って、変形例３の第１帰還回路Ａ１、第２帰還回路Ａ２、及び接続回路Ｂによれば、垂直磁場センサ１が出力する信号の増幅率を、水平磁場センサ２が出力する信号の増幅率との切換えをしつつ、開閉器１５、開閉器１６、及び開閉器１７が開閉することに伴って生じるノイズが第１演算増幅器２１、及び第２演算増幅器２２に直接入力されること、及び比較器５１に直接入力されることを抑制することができる。
なお、例えば、第１帰還回路Ａ１は、開閉器１５－１と、開閉器１５－２とのうち、一方を備える構成であってもよい。第１帰還回路Ａ１は、例えば、開閉器１５－１を備える場合、開閉器１５－２に接続される抵抗（抵抗Ｒ２０、及び抵抗Ｒ２３）の一端は、第２端子Ａ１ｂに接続される。また、第１帰還回路Ａ１は、例えば、開閉器１５－２を備える場合、開閉器１５－１に接続される抵抗（抵抗Ｒ２０、及び抵抗Ｒ２３）の一端は、第１端子Ａ１ａに接続される。第２帰還回路Ａ２及び接続回路Ｂにおいても同様である。
以下、図を参照して上述した実施形態、及び変形例において増幅率が調整された垂直磁場センサ１の出力信号と、水平磁場センサ２の出力信号との詳細について説明する。
図９は、同一の強度の垂直磁場及び水平磁場に対する垂直磁場センサ１の出力信号Ｗ１及び水平磁場センサ２の出力信号Ｗ２を示すグラフである。図９（Ａ）は、増幅率が調整される前の出力信号を示すグラフである。図９（Ｂ）は、増幅率が調整された後の出力信号を示すグラフである。
信号Ｗ１は、第１測定モードにおける測定点Ｐ１（図２～図４に図示する測定点Ｐ１）の電圧の変化を示す波形である。測定点Ｐ１における電圧の変化は、第１端子５１ａの電圧から第２端子５１ｂの電圧を差し引いた電圧値を示す。また、信号Ｗ２は、第２測定モードにおける測定点Ｐ１の電圧の変化を示す波形である。
上述したように、垂直磁場センサ１と水平磁場センサ２とでは、垂直磁場センサ１の方が磁場の検出感度が高い。従って、垂直磁場センサ１と水平磁場センサ２とでは、同一の強度の垂直磁場及び水平磁場を検出する場合であっても、垂直磁場センサ１の出力の方が大きくなる。
これに伴い、上述した実施形態、及び変形例の構成によって、垂直磁場センサ１の出力信号と水平磁場センサ２の出力信号との増幅率を調整することにより、垂直磁場センサ１と水平磁場センサ２との検出の感度をそろえることができる。
以下、図１０を用いて、第１測定モード及び第２測定モードの遷移に伴う磁気センサ回路の動作について説明する。
制御回路４１が所定の時間Δｔ毎に開閉器を制御し、第１測定モードと第２測定モードとに磁気センサ回路の動作モードを切換える（波形Ｗ３）。磁気センサ回路には、リング状多極磁石５００が回転することに伴い、垂直磁場（波形Ｗ４）と、水平磁場（波形Ｗ５）とが生じる。
比較器５１の入力端子（測定点Ｐ１）には、第１測定モードにおいて垂直磁場センサ１が垂直磁場に応じて出力した差動電圧が入力され、第２測定モードにおいて水平磁場センサ２が水平磁場に応じて出力した差動電圧が入力される（波形Ｗ６）。比較器５１は、第１測定モードにおいて垂直磁場を示す信号を出力し、第２測定モードにおいて水平磁場を示す信号を出力する（波形Ｗ７）。
第１ラッチ回路５４は、第１測定モードにおいて比較器５１から出力される信号に基づいて、垂直磁場の方向を示す信号を保持し、出力する（波形Ｗ８）。また、第２ラッチ回路５５は、第２測定モードにおいて比較器５１から出力される信号に基づいて、水平磁場の方向を示す信号を保持し、出力する（波形Ｗ９）。
時刻ｔ０から時間Δｔが経過する時刻ｔ１までの間、磁気センサ回路は、第１測定モードとして動作し、垂直磁場を検出する。この間、垂直磁場センサ１は、Ｎ極の垂直磁場を検出する。比較器５１は、Ｎ極を示すローレベルの信号を出力する。第１ラッチ回路５４は、比較器５１から出力されるローレベルの信号を保持する（波形Ｗ８：時刻ｔ１）。
時刻ｔ１から時間Δｔが経過する時刻ｔ２までの間、磁気センサ回路は、第２測定モードとして動作し、水平磁場を検出する。この間、水平磁場センサ２は、Ｓ極の水平磁場を検出する。比較器５１は、Ｓ極を示すハイレベルの信号を出力する。第２ラッチ回路５５は、比較器５１から出力されるハイレベルの信号を保持する（波形Ｗ９：時刻ｔ２）。
時刻ｔ２から時間Δｔが経過する時刻ｔ３までの間、磁気センサ回路は、第１測定モードとして動作し、垂直磁場を検出する。ここで、時刻ｔ２５において、測定点Ｐ１の電圧が基準電圧＋Ｖｏｐを超えると、比較器５１は、Ｓ極を示すハイレベルの信号を出力する。第１ラッチ回路５４は、比較器５１から出力されるハイレベルの信号を保持する（波形Ｗ８：時刻ｔ３）。
上述した動作を繰り返し行うことにより、第１ラッチ回路５４は、垂直磁場の検出結果を出力し、第２ラッチ回路５５は、水平磁場を検出結果を出力する。
以上説明したように、本発明の磁気センサ回路は、磁気収束板を用いず、感度を揃えた２軸（垂直、及び水平）磁場の検出することができる。また、本発明の磁気センサ回路は、第１測定モード及び第２測定モードにおいて、増幅回路を共用することにより、増幅回路の占有面積を削減することができる。
なお、上述した実施形態、及び変形例では、第１演算増幅器２１の第１帰還回路Ａ１と、第２演算増幅器２２の第２帰還回路Ａ２とが、同じ回路構成である場合について説明したが、これに限られない。磁気センサ回路は、例えば、第１帰還回路Ａ１、又は第２帰還回路Ａ２のいずれかを備える構成であってもよい。換言すると、第１演算増幅器２１の帰還回路と、第２演算増幅器２２の帰還回路とが非対称な回路構成であってもよい。
［第５実施形態］
図１１は、第５実施形態に係る磁気センサ回路１０４を示す図である。
第５実施形態では、第１演算増幅器２１及び第２演算増幅器２２の代わりに第１トランスコンダクタンス増幅器３１、第２トランスコンダクタンス増幅器３２及びトランスインピーダンス増幅器３３で増幅回路を構成する。なお、上述した実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
第１～４実施形態の増幅回路は電圧帰還型計装増幅器であったが、第５実施形態の増幅回路は電流帰還型計装増幅器である。即ち、第５実施形態の増幅回路は、第１トランスコンダクタンス増幅器３１で生成した信号電流と、第１帰還回路Ａ１、第２帰還回路Ａ２、接続回路Ｂで生成した帰還電圧信号をトランスコンダクタンス増幅器３２で電圧－電流変換した帰還信号電流とを節点ＣＦａ及びＣＦｂにて加算する。
垂直磁場センサ１の第１端子１ａは、開閉器１１を介して第１トランスコンダクタンス増幅器３１の非反転入力端子に接続される。垂直磁場センサ１の第２端子１ｂは、開閉器１２を介して第１トランスコンダクタンス増幅器３１の反転入力端子に接続される。水平磁場センサ２の第１端子２ａは、開閉器１３を介して第１トランスコンダクタンス増幅器３１の非反転増幅端子に接続される。水平磁場センサ２の第２端子２ｂは、開閉器１４を介して第１トランスコンダクタンス増幅器３１の反転増幅端子に接続される。
第１帰還回路Ａ１の第１端子Ａ１ａと、接続回路Ｂの第１端子Ｂａとは、第２トランスコンダクタンス増幅器３２の非反転入力端子に接続される。第１帰還回路Ａ１の第２端子Ａ１ｂと、トランスインピーダンス増幅器３３の非反転出力端子とは、比較器５１の第１端子５１ａに接続される。
第２帰還回路Ａ２の第１端子Ａ２ａと、接続回路Ｂの第２端子Ｂｂとは、第２トランスコンダクタンス増幅器３２の反転入力端子に接続される。第２帰還回路Ａ２の第２端子Ａ２ｂと、トランスインピーダンス増幅器３３の反転出力端子とは、比較器５１の第２端子５１ｂに接続される。
上述した構成によって、第１トランスコンダクタンス増幅器３１、第２トランスコンダクタンス増幅器３２、トランスインピーダンス増幅器３３とで構成される電流帰還型計装増幅器の増幅率は、第２測定モードよりも第１測定モードの方が低くなる。従って、垂直磁場センサ１が出力する信号の増幅率を、水平磁場センサ２が出力する信号の増幅率より低くすることができる。
本実施形態の磁気センサ回路１０４によれば、増幅回路を電流帰還型計装増幅器で構成したので、電圧帰還型計装増幅器で構成した場合と比較して高速、且つ入出力同相電位を互いに異なるレベルに設定して動作が可能である。従って、低い電源電圧で動作し、且つ高速な信号処理が可能である、という効果がある。
なお、本実施形態では第１帰還回路Ａ１及び第２帰還回路Ａ２のインピーダンスを切替えることで第１測定モードと第２測定モードの増幅回路の増幅率を切替える構成について説明したが、第３実施形態に係る磁気センサ回路１０２と同様に接続回路Ｂのインピーダンスを切替える構成にしても良い。
以上、本発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。上述した各実施形態に記載の構成を組み合わせてもよい。
１…垂直磁場センサ
２…水平磁場センサ
１００、１０１、１０２、１０３、１０４…磁気センサ回路
２１、２２…演算増幅器
３１、３２…トランスコンダクタンス増幅器
３３…トランスインピーダンス増幅器
４１…制御回路
５１…比較器
５２…基準電圧回路
５４、５５…ラッチ回路
５００…リング状多極磁石
Ａ１、Ａ２…帰還回路
Ｂ…接続回路

Claims (4)

  1. 垂直磁場に応じた差動電圧を出力する垂直磁場センサと、
    水平磁場に応じた差動電圧を出力する水平磁場センサと、
    第１演算増幅器と、
    第２演算増幅器と、
    前記垂直磁場センサの一方の出力端子と前記第１演算増幅器の一方の入力端子の間に接続された第１開閉器と、
    前記垂直磁場センサの他方の出力端子と前記第２演算増幅器の一方の入力端子の間に接続された第２開閉器と、
    前記水平磁場センサの一方の出力端子と前記第１演算増幅器の前記一方の入力端子の間に接続された第３開閉器と、
    前記水平磁場センサの他方の出力端子と前記第２演算増幅器の前記一方の入力端子の間に接続された第４開閉器と、
    前記第１演算増幅器の出力端子と前記他方の入力端子の間に接続された第１帰還回路と、
    前記第２演算増幅器の出力端子と前記他方の入力端子の間に接続された第２帰還回路と、
    前記第１演算増幅器の前記他方の入力端子と前記第２演算増幅器の前記他方の入力端子の間に接続された接続回路と、
    前記垂直磁場の測定をする第１測定モードと前記水平磁場の測定をする第２測定モードとを制御する制御回路と、
    前記第１帰還回路のインピーダンスを切換える第５開閉器と、前記第２帰還回路のインピーダンスを切換える第６開閉器と、前記接続回路のインピーダンスを切換える第７開閉器とのうち少なくともいずれか１つを備え、
    前記制御回路は、
    前記第１測定モードにおいて、前記第１開閉器によって前記垂直磁場センサの前記一方の出力端子と前記第１演算増幅器の前記一方の入力端子とを接続し、前記第２開閉器によって前記垂直磁場センサの前記他方の出力端子と前記第２演算増幅器の前記一方の入力端子とを接続し、且つ前記第５開閉器と前記第６開閉器と前記第７開閉器のうち少なくともいずれか１つの開閉を制御し、
    前記第２測定モードにおいて、前記第３開閉器によって前記水平磁場センサの前記一方の出力端子と前記第１演算増幅器の前記一方の入力端子とを接続し、前記第４開閉器によって前記水平磁場センサの前記他方の出力端子と前記第２演算増幅器の前記一方の入力端子とを接続し、且つ前記第５開閉器と前記第６開閉器と前記第７開閉器のうち少なくともいずれか１つの開閉を制御する
    ことを特徴とする磁気センサ回路。
  2. 前記制御回路は、
    前記第５開閉器と前記第６開閉器と前記第７開閉器のうち少なくともいずれか１つの開閉を制御して、前記第１測定モードと前記第２測定モードとで前記第１演算増幅器の増幅率、及び前記第２演算増幅器の増幅率が互いに異なる
    ことを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ回路。
  3. 垂直磁場に応じた差動電圧を出力する垂直磁場センサと、
    水平磁場に応じた差動電圧を出力する水平磁場センサと、
    第１トランスコンダクタンス増幅器と、
    前記垂直磁場センサの一方の出力端子と前記第１トランスコンダクタンス増幅器の一方の入力端子の間に接続された第１開閉器と、
    前記垂直磁場センサの他方の出力端子と前記第１トランスコンダクタンス増幅器の他方の入力端子の間に接続された第２開閉器と、
    前記水平磁場センサの一方の出力端子と前記第１トランスコンダクタンス増幅器の前記一方の入力端子の間に接続された第３開閉器と、
    前記水平磁場センサの他方の出力端子と前記第１トランスコンダクタンス増幅器の前記他方の入力端子の間に接続された第４開閉器と、
    前記第１トランスコンダクタンス増幅器の一方の出力端子と一方の入力端子が接続され、前記第１トランスコンダクタンス増幅器の他方の出力端子と他方の入力端子が接続されたトランスインピーダンス増幅器と、
    前記トランスインピーダンス増幅器の前記他方の入力端子と一方の出力端子が接続され、前記トランスインピーダンス増幅器の前記一方の入力端子と他方の出力端子が接続された第２トランスコンダクタンス増幅器と、
    前記トランスインピーダンス増幅器の一方の出力端子と前記第２トランスコンダクタンス増幅器の一方の入力端子の間に接続された第１帰還回路と、
    前記トランスインピーダンス増幅器の他方の出力端子と前記第２トランスコンダクタンス増幅器の他方の入力端子の間に接続された第２帰還回路と、
    前記第２トランスコンダクタンス増幅器の前記一方の入力端子と前記他方の入力端子の間に接続された接続回路と、
    前記垂直磁場の測定をする第１測定モードと前記水平磁場の測定をする第２測定モードとを制御する制御回路と、
    前記第１帰還回路のインピーダンスを切換える第５開閉器と、前記第２帰還回路のインピーダンスを切換える第６開閉器と、前記接続回路のインピーダンスを切換える第７開閉器とのうち少なくともいずれか１つを備え、
    前記制御回路は、
    前記第１測定モードにおいて、前記第１開閉器によって前記垂直磁場センサの前記一方の出力端子と前記第１トランスコンダクタンス増幅器の前記一方の入力端子とを接続し、前記第２開閉器によって前記垂直磁場センサの前記他方の出力端子と前記第１トランスコンダクタンス増幅器の前記他方の入力端子とを接続し、且つ前記第５開閉器と前記第６開閉器と前記第７開閉器のうち少なくともいずれか１つの開閉を制御し、
    前記第２測定モードにおいて、前記第３開閉器によって前記水平磁場センサの前記一方の出力端子と前記第１トランスコンダクタンス増幅器の前記一方の入力端子とを接続し、前記第４開閉器によって前記水平磁場センサの前記他方の出力端子と前記第１トランスコンダクタンス増幅器の前記他方の入力端子とを接続し、且つ前記第５開閉器と前記第６開閉器と前記第７開閉器のうち少なくともいずれか１つの開閉を制御する
    ことを特徴とする磁気センサ回路。
  4. 前記制御回路は、
    前記第５開閉器と前記第６開閉器と前記第７開閉器のうち少なくともいずれか１つの開閉を制御して、前記第１測定モードと前記第２測定モードとで前記第１トランスコンダクタンス増幅器の増幅率、及び前記第２トランスコンダクタンス増幅器の増幅率が互いに異なる
    ことを特徴とする請求項３に記載の磁気センサ回路。
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