JP7225694B2 - 磁気センサ - Google Patents

Description

本発明は、磁気検出部に印加される検出対象磁界に応じた電流を磁界発生導体に流す構成の磁気センサに関する。

下記特許文献１は、微小な磁界の検出が可能な磁界検出センサを開示する。この磁界検出センサは、ブリッジ回路を成す４つの磁気抵抗効果素子と、磁性体とを備える。当該４つの磁気抵抗効果素子の固定磁化方向は互いに同じである。磁性体は、ブリッジ回路からみて垂直方向の検出対象磁界を集磁し、集磁された当該検出磁界を、当該ブリッジ回路を構成する４つの磁気抵抗効果素子が有する固定磁化方向と概ね平行になる方向へ変化させる。ブリッジ回路からの差動出力は、差動演算回路に入力され、差動演算回路は、磁界発生導体に帰還電流を流す。帰還電流が流れる磁界発生導体は、４つの磁気抵抗効果素子に対して、検出対象磁界の向きとは逆方向の磁界を発生させる。帰還電流を測定することにより、検出対象磁界が測定される。

特開２０１５－２１９０６１号公報

特許文献１の磁気センサは、４つの磁気抵抗効果素子からなるブリッジ回路からの差動出力が実質ゼロとなるように（各磁気抵抗効果素子の位置での感磁面と平行な磁界が実質ゼロとなるように）、磁界発生導体に帰還電流を流す。このため、磁気抵抗効果素子のフリー層磁化方向が不安定で変動しやすく、センサ出力に現れるノイズが大きくなる。ノイズが大きくなると、Ｓ／Ｎ（ＳＮ比）が低下し、磁気センサの分解能が低下する。

本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、ノイズを抑制することの可能な磁気センサを提供することにある。

本発明のある態様は、磁気センサである。この磁気センサは、
検出対象の第１磁界が印加される少なくとも１つの磁気抵抗効果素子を含み、前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子への印加磁界に応じた電圧を出力する磁気検出部と、
前記磁気検出部の出力電圧が入力され、前記第１磁界の大きさに応じた負帰還電流を供給する電流供給回路と、
前記負帰還電流が流れることにより、前記磁気検出部の出力電圧を所定電圧値にする第２磁界を発生する磁界発生導体と、を備え、
前記第２磁界を発生するための前記負帰還電流により前記第１磁界を検出する磁気センサであって、
前記負帰還電流が、前記第１磁界が存在しない場合はゼロではない所定電流値となり、前記第１磁界が存在する場合は前記所定電流値に対して前記第１磁界に対応する分だけ増減した電流値となるよう構成されている。

前記電流供給回路は、
一方の入力端子と他方の入力端子との間の電圧が前記磁気検出部の出力電圧とされる第１差動増幅器と、
一方の入力端子に前記第１差動増幅器の出力電圧が入力され、他方の入力端子にバイアス電圧が入力され、出力端子から前記磁界発生導体に前記負帰還電流を供給する第２差動増幅器と、を有してもよい。

前記電流供給回路は、一方の入力端子と他方の入力端子との間の電圧が前記磁気検出部の出力電圧とされる差動増幅器を含み、
前記差動増幅器は、オフセット調整機能を有し、自身への入力電圧がゼロの場合にゼロではない所定値の電流を出力するように調整されていてもよい。

前記磁気検出部は、前記第１磁界が印加されるブリッジ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への印加磁界に応じた電圧を出力し、
前記複数の磁気抵抗効果素子のうちの少なくとも１つの磁気抵抗効果素子は、前記複数の磁気抵抗効果素子のうちの他の磁気抵抗効果素子と、無磁界の場合の抵抗値が異なってもよい。

前記磁気検出部は、
前記第１磁界が印加され且つ無磁界の場合の抵抗値が互いに等しい４つの磁気抵抗効果素子をフルブリッジ接続したブリッジ回路であって、前記４つの磁気抵抗効果素子への印加磁界に応じた電圧を出力するよう構成されたブリッジ回路と、
前記ブリッジ回路の抵抗バランスを偏らせるよう接続された抵抗と、を含んでもよい。
前記抵抗は、前記ブリッジ回路の２つの出力端子の一方と電源ラインとの間に接続されてもよい。

前記磁気抵抗効果素子は、外部磁界によらず磁化方向が一定の固定層と、外部磁界によって磁化方向が変化するフリー層と、を含んでもよい。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、ノイズを抑制することの可能な磁気センサを提供することができる。

本発明の実施の形態１に係る磁気センサの磁気検出部を構成するブリッジ回路の概略回路図。 前記磁気センサにおける磁気検出部及びその近傍の概略断面図。 同概略平面図。 前記磁気センサにおける磁界発生導体の配線パターン説明図。 図１に示すブリッジ回路の各磁気抵抗効果素子の位置における検出対象磁界の向き及びそれによる各磁気抵抗効果素子の抵抗値変化を示す模式図。 図５の変形例を示す模式図。 実施の形態１に係る磁気センサの概略回路図。 前記磁気センサの磁気検出部に印加されるバイアス磁界と、前記磁気センサの磁気分解能と、の関係を示すグラフ。 検出対象磁界に対するセンサ出力の理想特性と実際の特性とを示すグラフ。 比較例に係る磁気センサの概略回路図。 磁気抵抗効果素子の磁界（感磁方向成分）に対する抵抗の特性、並びに当該特性上における実施の形態１及び比較例の各々における磁気抵抗効果素子の動作点を示す概略グラフ。 本発明の実施の形態２に係る磁気センサの概略回路図。

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る磁気センサの磁気検出部を構成するブリッジ回路の概略回路図である。このブリッジ回路は、第１磁気抵抗効果素子１０、第２磁気抵抗効果素子２０、第３磁気抵抗効果素子３０、及び第４磁気抵抗効果素子４０、を備える。第１から第４磁気抵抗効果素子（１０、２０、３０、４０）は、外部磁界によらず磁化方向が一定の固定層と、外部磁界によって磁化方向が変化するフリー層と、を含み、固定層磁化方向は互いに同じである。第１磁気抵抗効果素子１０の一端と、第２磁気抵抗効果素子２０の一端は、第１電源電圧Ｖccが供給される第１電源ラインに接続される。第１磁気抵抗効果素子１０の他端は、第４磁気抵抗効果素子４０の一端に接続される。第２磁気抵抗効果素子２０の他端は、第３磁気抵抗効果素子３０の一端に接続される。第３磁気抵抗効果素子３０の他端と、第４磁気抵抗効果素子４０の他端は、第２電源電圧－Ｖccが供給される第２電源ラインに接続される。第１磁気抵抗効果素子１０と第４磁気抵抗効果素子４０の相互接続点に出力される電圧をＶａ、第２磁気抵抗効果素子２０と第３磁気抵抗効果素子３０の相互接続点に出力される電圧をＶｂとする。

図２は、実施の形態１に係る磁気センサにおける磁気検出部及びその近傍の概略断面図である。図３は、同概略平面図である。図２及び図３により、直交三軸であるＸＹＺ軸を定義する。また、図２及び図３において、検出対象磁界の磁力線を併せて示している。本実施の形態の磁気センサにおいて、第１から第４磁気抵抗効果素子（１０、２０、３０、４０）は、磁界発生導体７０と共に、積層体５に設けられ、積層体５の表面上には磁性体８０が設けられる。図３に示すように、 第１磁気抵抗効果素子１０と第３磁気抵抗効果素子３０は、Ｘ方向における位置が互いに等しい。同様に、第２磁気抵抗効果素子２０と第４磁気抵抗効果素子４０は、Ｘ方向における位置が互いに等しい。また、第１磁気抵抗効果素子１０と第２磁気抵抗効果素子２０は、Ｙ方向における位置が互いに等しい。同様に、第３磁気抵抗効果素子３０と第４磁気抵抗効果素子４０は、Ｙ方向における位置が互いに等しい。

図３において、第１磁気抵抗効果素子１０及び第３磁気抵抗効果素子３０の配置と、第２磁気抵抗効果素子２０及び第４磁気抵抗効果素子４０の配置と、が線対称となるＸ方向の中心線をＡとする。また、第１磁気抵抗効果素子１０及び第２磁気抵抗効果素子２０の配置と、第３磁気抵抗効果素子３０及び第４磁気抵抗効果素子４０の配置と、が線対称となるＹ方向の中心線をＢとする。磁性体８０は、磁性体８０のＸ方向の中心線とＹ方向の中心線がそれぞれＡとＢに合致する位置に配置されることが好ましい。また、磁性体８０は、第１磁気抵抗効果素子１０及び第２磁気抵抗効果素子２０のＹ方向側に延在し、かつ、第３磁気抵抗効果素子３０と第４磁気抵抗効果素子４０の－Ｙ方向側に延在することが好ましい。さらに、磁性体８０は、積層体５側の端面がＺ方向において第１から第４磁気抵抗効果素子（１０、２０、３０、４０）に最も近づいた配置、すなわち積層体５側の端面が積層体５の表面に接触していることが好ましい。このように配置にすることで、検出対象磁界の変化に応じた第１から第４磁気抵抗効果素子（１０、２０、３０、４０）の抵抗変化が、効率良く、さらに均等に発生することになる。また、積層体５内における、磁界発生導体７０を形成する層は、第１から第４磁気抵抗効果素子（１０、２０、３０、４０）が形成される層よりも下層（－Ｚ方向側の層）であることが好ましい。磁界発生導体７０を第１から第４磁気抵抗効果素子（１０、２０、３０、４０）が形成される層より下層に配置することで、磁性体８０と第１から第４磁気抵抗効果素子（１０、２０、３０、４０）のＺ方向の距離を近づけることができ、これにより検出対象磁界の変化に第１から第４磁気抵抗効果素子（１０、２０、３０、４０）が効率良く応答可能になる。磁性体８０は軟磁性体であってもよい。磁性体８０は、Ｚ方向の検出対象磁界を集磁し、集磁した検出対象磁界を、第１から第４磁気抵抗効果素子（１０、２０、３０、４０）が有する固定層磁化方向と概ね平行になる方向へ変化させる。

図４は、実施の形態１の磁気センサにおける磁界発生導体７０の配線パターン説明図である。本図では、積層体５内の磁界発生導体７０の配線パターンを実線で示している。磁界発生導体７０は、第１から第４磁気抵抗効果素子（１０、２０、３０、４０）と同じ積層体５内の好ましくは単一の層に形成される。図４の例では、磁界発生導体７０は、１ターンに満たないＵ字状の平面コイルとしているが、スパイラル状に複数ターン周回する平面コイルであってもよい。磁界発生導体７０の両端は、スルーホール等の端子部（ターミナル）７１、７２にそれぞれ電気的に接続される。磁界発生導体７０は、図７で後述のように、磁気検出部を磁気平衡状態にする第２磁界を発生する。

図５は、図１に示すブリッジ回路の各磁気抵抗効果素子の位置における検出対象磁界の向き及びそれによる各磁気抵抗効果素子の抵抗値変化を示す模式図である。なお、図５及び図６では、後述のバイアス磁界は無視している。図５において検出対象磁界は、磁性体８０が存在しなければ全体的に－Ｚ方向と平行な磁界であり、磁性体８０があることにより部分的に曲げられて、第１から第４磁気抵抗効果素子（１０、２０、３０、４０）の位置において図５に示す方向の成分を持つようになっている。第１磁気抵抗効果素子１０においては、検出対象磁界の方向は固定層磁化方向と同一方向となる成分を持つため、フリー層磁化方向が固定層磁化方向と一致し、第１磁気抵抗効果素子１０の抵抗値は、無磁界時の抵抗値Ｒ０から－ΔＲだけ変化する。一方、第２磁気抵抗効果素子２０においては、検出対象磁界の方向は固定層磁化方向と逆方向となる成分を持つため、フリー層磁化方向が固定層磁化方向と逆になり、第２磁気抵抗効果素子２０の抵抗値は、無磁界時の抵抗値Ｒ０から＋ΔＲだけ変化する。同様に、第３磁気抵抗効果素子３０の抵抗値は無磁界時と比較して－ΔＲだけ変化し、第４磁気抵抗効果素子４０の抵抗値は無磁界時と比較して＋ΔＲだけ変化する。このような第１から第４磁気抵抗効果素子（１０、２０、３０、４０）の抵抗変化により、電圧Ｖａは無磁界時と比較して高くなり、電圧Ｖｂは無磁界時と比較して低くなる。ゆえに、第１から第４磁気抵抗効果素子（１０、２０、３０、４０）のブリッジ回路は、差動出力、すなわち検出対象磁界の変化に応じて互いに逆の変化をする電圧Ｖａと電圧Ｖｂの出力が可能となっている。なお、図６のようにブリッジ回路の配線を変更し、かつ第３磁気抵抗効果素子３０及び第４磁気抵抗効果素子４０の固定層磁化方向を変更しても、同様に差動出力が可能である。

図７は、実施の形態１に係る磁気センサの概略回路図である。ブリッジ接続された第１から第４磁気抵抗効果素子（１０、２０、３０、４０）は、検出対象の第１磁界が印加される磁気検出部を構成する。第１差動増幅器５１は、反転入力端子が第１磁気抵抗効果素子１０と第４磁気抵抗効果素子４０の相互接続点に接続され、非反転入力端子が第２磁気抵抗効果素子２０と第３磁気抵抗効果素子３０の相互接続点に接続され、出力端子が第２差動増幅器５２の反転入力端子に接続される。第１差動増幅器５１の出力端子とグランドとの間に、必要に応じて、第１差動増幅器５１の出力端子の電圧を確実に決めるための抵抗を設けてもよい。第１差動増幅器５１及び第２差動増幅器５２はそれぞれ、単体の演算増幅器であってもよいし、演算増幅器と複数の抵抗を組み合わせたものであってもよい。第２差動増幅器５２の非反転入力端子は、バイアス電圧源５３のプラス端子に接続される。バイアス電圧源５３のマイナス端子は、固定電圧端子としてのグランドに接続される。

バイアス電圧源５３は、例えば、第１電源電圧Ｖccの電圧を所定の分圧比で分圧する２つの抵抗で構成できる。この場合、少なくとも一方の抵抗をトリミング可能な抵抗とすることで、任意の分圧比を設定できる。第２差動増幅器５２の出力端子は、磁界発生導体７０の一端に接続される。磁界発生導体７０の他端とグランドとの間に、検出抵抗Ｒｓが設けられる。第１差動増幅器５１及び第２差動増幅器５２は、共に両電源駆動であり、第１電源電圧Ｖccが供給される第１電源ラインと、第２電源電圧－Ｖccが供給される第２電源ラインと、にそれぞれ接続される。

第１差動増幅器５１は、磁気検出部の出力電圧（電圧Ｖａ,Ｖｂ）が入力される。第２差動増幅器５２は、反転入力端子に第１差動増幅器５１の出力電圧が入力され、非反転入力端子にバイアス電圧源５３の出力電圧（バイアス電圧）が入力され、出力端子から磁界発生導体７０に負帰還電流を供給する。磁界発生導体７０は、第２差動増幅器５２が出力する負帰還電流が流れることにより、磁気検出部を磁気平衡状態にする第２磁界を発生する。第１差動増幅器５１、第２差動増幅器５２、及びバイアス電圧源５３は、電流供給回路５０を構成する。第２差動増幅器５２及びバイアス電圧源５３は、バイアス回路を構成する。電流供給回路５０は、磁気検出部の出力電圧が入力され、前記第２磁界を発生するための電流（負帰還電流）を磁界発生導体７０に供給する。

電流供給回路５０は、第１差動増幅器５１の出力電圧と、バイアス電圧源５３の出力電圧と、が略一致するところで動作が安定する構成である。第２差動増幅器５２は、第１差動増幅器５１の出力電圧がバイアス電圧源５３の出力電圧と略一致するように、すなわち第１差動増幅器５１に入力される電圧Ｖａ,Ｖｂの差がゼロではない所定値となるように、磁界発生導体７０に負帰還電流を供給する。このため、本実施の形態の磁気センサにおいては、磁気検出部に印加される磁界が電圧Ｖａ,Ｖｂの差を前記所定値にする状態が、磁気検出部の磁気平衡状態（閉ループの帰還点）となる。

磁界発生導体７０に流れる負帰還電流は、磁界発生導体７０に直列接続された抵抗Ｒｓにも流れる。検出抵抗Ｒｓの両端の電圧が、磁気センサとしての出力電圧Ｖoutとなる。図７に示すように負帰還電流をＩとすると、出力電圧Ｖoutは、Ｖout＝Ｒｓ×Ｉとなる。負帰還電流は、検出対象磁界（第１磁界）の大きさと一対一で対応するため、出力電圧Ｖoutにより、検出対象磁界を検出することができる。なお、電流供給回路５０は、検出対象磁界が存在しない場合に、磁界発生導体７０にゼロではない所定値の電流（バイアス電流）を供給するため、出力電圧Ｖoutは、検出対象磁界が存在しなくてもゼロにはならない。よって、検出対象磁界が存在するときの出力電圧Ｖoutから、検出対象磁界が存在しないときの出力電圧Ｖout（既定値）を減じた電圧が、検出対象磁界に起因する電圧となる。

図８は、実施の形態１に係る磁気センサの磁気検出部に印加されるバイアス磁界と、前記磁気センサの磁気分解能と、の関係を示すグラフである。図８の横軸のバイアス磁界は、検出対象磁界が存在しない場合に磁気検出部に印加される磁界であり、同場合の第２差動増幅器５２の出力電流（バイアス電流）に比例し、かつバイアス電圧源５３の出力電圧（バイアス電圧）に比例する。図８から明らかなように、磁気検出部に印加するバイアス磁界をゼロから高めていくことで、磁気分解能を改善できる。これは、第１から第４磁気抵抗効果素子（１０、２０、３０、４０）のフリー層磁化方向が拘束されることで、ノイズが抑制されることによる。但し、バイアス磁界をある程度以上高めると、第１から第４磁気抵抗効果素子（１０、２０、３０、４０）の感度が低下する影響により、磁気分解能が悪化する。本実施の形態では、バイアス磁界がゼロの場合よりも磁気分解能が良好となるようにバイアス磁界を設定する。

図９は、検出対象磁界に対するセンサ出力の理想特性と実際の特性とを示すグラフである。図９に示す理想特性は、磁気分解能が極小であって僅かな磁界変化も検出できる磁気センサの出力特性であり、センサ出力が検出対象磁界に対して完全にリニアな特性となっている。一方、図９に示す実際の特性は、磁気分解能が任意の値の磁気センサの出力特性であり、センサ出力が検出対象磁界に対してステップ状の特性となっている。実際の特性では、識別できる最小のステップ（磁界変化）が、ノイズ成分を含むため、ある程度の幅を持っている。

図１０は、比較例に係る磁気センサの概略回路図である。図１０に示す比較例の磁気センサは、図７に示す実施の形態１の磁気センサと比較して、第２差動増幅器５２及びバイアス電圧源５３が無くなり、第１差動増幅器５１の出力端子が磁界発生導体７０の一端に接続されている点で相違し、その他の点で一致する。比較例の磁気センサでは、磁気検出部の磁界が電圧Ｖａ,Ｖｂの差を略ゼロにする状態が、磁気平衡状態（閉ループの帰還点）となる。

図１１は、磁気抵抗効果素子の磁界（感磁方向成分）に対する抵抗の特性、並びに当該特性上における実施の形態１及び比較例の各々における磁気抵抗効果素子の動作点を示す概略グラフである。比較例の磁気センサの各磁気抵抗効果素子の動作点がゼロ磁界点であるのに対し、実施の形態１の磁気センサの各磁気抵抗効果素子の動作点は、ゼロ磁界点から所定量だけシフトされている。

本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。

(1) 第２差動増幅器５２及びバイアス電圧源５３により、磁気検出部の磁気平衡状態（磁気センサの閉ループの帰還点）をゼロ磁界点からシフトするため、第１から第４磁気抵抗効果素子（１０、２０、３０、４０）のフリー層磁化方向がある程度拘束され、フリー層磁化方向の変動が抑制される。このため、センサ出力に現れるノイズを抑制でき、Ｓ／Ｎ（ＳＮ比）を高め、磁気センサの分解能を良好にすることができる。

(2) 磁気検出部を磁気平衡状態とするための磁界を発生させる磁界発生導体７０をバイアス磁界発生に用いるため、磁気センサの閉ループの帰還点をゼロ磁界点からシフトするために別途永久磁石や磁界発生導体を設ける必要がなく、部品点数とコストの増加を抑制できる。

(3) ブリッジ接続された第１から第４磁気抵抗効果素子（１０、２０、３０、４０）を磁気検出部としているため、磁界検出の分解能を高めることができる。

(4) 負帰還電流により磁気検出部における磁気平衡を保持することにより、第１から第４磁気抵抗効果素子（１０、２０、３０、４０）における環境温度による抵抗変化率の変化を抑え、検出精度を維持することができる。

(5) 磁界発生導体７０は、第１から第４磁気抵抗効果素子（１０、２０、３０、４０）と同じ積層体５内に形成されるため、別体のソレノイドコイルを用いる場合よりも製品の小型化に有利になるほか、製造時における位置精度のバラつきを抑えることが可能となる。

（実施の形態２）
図１２は、本発明の実施の形態２に係る磁気センサの概略回路図である。本実施の形態の磁気センサは、図１０に示す比較例の磁気センサと比較して、磁気検出部に抵抗Ｒａが付加された点で相違し、その他の点で一致する。抵抗Ｒａの一端は、第１電源電圧Ｖccが供給される第１電源ラインに接続される。抵抗Ｒａの他端は、第１磁気抵抗効果素子１０と第４磁気抵抗効果素子４０の相互接続点に接続される。

第１から第４磁気抵抗効果素子（１０、２０、３０、４０）の無磁界時の抵抗値Ｒ０が互いに等しいため、抵抗Ｒａの存在により、抵抗Ｒａが無い場合と比較して、無磁界時に、第１磁気抵抗効果素子１０と第４磁気抵抗効果素子４０の相互接続点に出力される電圧Ｖａが、第２磁気抵抗効果素子２０と第３磁気抵抗効果素子３０の相互接続点に出力される電圧Ｖｂよりも高くなる。すなわち、磁気検出部は、無磁界時に、ゼロではない所定値の電圧（Ｖａ－Ｖｂ）を出力するように構成される。第１差動増幅器５１は、電圧Ｖａが電圧Ｖｂと一致するように磁界発生導体７０に電流を供給するため、磁気検出部の磁気平衡状態（磁気センサの閉ループの帰還点）がゼロ磁界点からシフトする。本実施の形態によれば、抵抗Ｒａの追加を要するものの、実施の形態１の電流供給回路５０から第２差動増幅器５２及びバイアス電圧源５３を省略しながら、磁気検出部の磁気平衡状態（磁気センサの閉ループの帰還点）をゼロ磁界点からシフトし、Ｓ／Ｎを高め、磁気センサの分解能を良好にすることができる。

本実施の形態において、抵抗Ｒａの一端の接続先は、グランド以外の電圧となる固定電圧端子であれば、第１電源ラインに限定されない。抵抗Ｒａの一端の接続先は、第２電源電圧－Ｖccが供給される第２電源ラインであってもよい。抵抗Ｒａの他端の接続先は、第２磁気抵抗効果素子２０と第３磁気抵抗効果素子３０の相互接続点であってもよい。抵抗Ｒａは、第１から第４磁気抵抗効果素子（１０、２０、３０、４０）からなるブリッジ回路の抵抗バランスを偏らせることができる任意の位置、すなわち無磁界時のブリッジ回路の出力電圧をゼロでは無い所定値にシフトさせることができる任意の位置に接続すればよい。

（実施の形態３）
本実施の形態の磁気センサは、図１０に示す比較例の磁気センサと比較して、第１磁気抵抗効果素子１０の無磁界時の抵抗値が、第２から第４磁気抵抗効果素子（２０、３０、４０）の無磁界時の抵抗値Ｒ０と異なる値とされた点で相違し、その他の点で一致する。第１磁気抵抗効果素子１０の印加磁界に対する抵抗変化率は、第２から第４磁気抵抗効果素子（２０、３０、４０）の印加磁界に対する抵抗変化率ΔＲ／Ｒ０と一致することが望ましい。

本実施の形態では、第１から第４磁気抵抗効果素子（１０、２０、３０、４０）からなるブリッジ回路の抵抗バランスが偏り、無磁界時のブリッジ回路の出力電圧がゼロでは無い所定値にシフトする。第１差動増幅器５１は、電圧Ｖａが電圧Ｖｂと一致するように磁界発生導体７０に電流を供給するため、磁気検出部の磁気平衡状態（磁気センサの閉ループの帰還点）がゼロ磁界点からシフトする。本実施の形態によれば、実施の形態１の電流供給回路５０から第２差動増幅器５２及びバイアス電圧源５３を省略しながら、磁気検出部の磁気平衡状態（磁気センサの閉ループの帰還点）をゼロ磁界点からシフトし、Ｓ／Ｎを高め、磁気センサの分解能を良好にすることができる。

本実施の形態において、第１磁気抵抗効果素子１０の無磁界時の抵抗値を変化させることに替えて又はそれに加えて、第３磁気抵抗効果素子３０の無磁界時の抵抗値を変化させてもよい。あるいは、第１磁気抵抗効果素子１０と第３磁気抵抗効果素子３０の無磁界時の抵抗値は変化させず、第２磁気抵抗効果素子２０と第４磁気抵抗効果素子４０の少なくとも一方の無磁界時の抵抗値を変化させてもよい。第１から第４磁気抵抗効果素子（１０、２０、３０、４０）からなるブリッジ回路の抵抗バランスが偏るように、すなわち無磁界時のブリッジ回路の出力電圧をゼロでは無い所定値になるように、少なくとも１つの磁気抵抗効果素子の無磁界時の抵抗値を変化させればよい。

（実施の形態４）
本実施の形態の磁気センサは、図１０に示す比較例の磁気センサと比較して、第１差動増幅器５１が、オフセット調整機能を有するものであって、自身への入力電圧がゼロの場合に、ゼロではない所定値の電流を出力するように調整されている点で相違し、その他の点で一致する。第１差動増幅器５１のオフセット調整機能は、周知のとおり、第１差動増幅器５１への入力電圧がゼロの場合に第１差動増幅器５１の出力電圧がゼロになるように調整する機能である。本実施の形態では、このオフセット調整機能を利用して、第１差動増幅器５１への入力電圧がゼロの場合の第１差動増幅器５１の出力電圧を敢えてゼロでは無い所定値に設定することで、磁気検出部の磁気平衡状態（磁気センサの閉ループの帰還点）をゼロ磁界点からシフトする。本実施の形態によれば、実施の形態１の電流供給回路５０から第２差動増幅器５２及びバイアス電圧源５３を省略しながら、磁気検出部の磁気平衡状態（磁気センサの閉ループの帰還点）をゼロ磁界点からシフトし、Ｓ／Ｎを高め、磁気センサの分解能を良好にすることができる。

以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。

磁気検出素子の個数は、実施の形態で例示した４つに限定されず、１つ以上の任意の個数でよい。実施の形態では４つの磁気抵抗効果素子がフルブリッジ接続された磁気検出部を例に説明したが、磁気検出部は、２つの磁気抵抗効果素子がハーフブリッジ接続されたものであってもよいし、１つの磁気抵抗効果素子と１つの固定抵抗とがハーフブリッジ接続されたものであってもよい。磁気検出素子及び磁界発生導体は、共通の積層体に構成される場合に限定されず、互いに別々に設けられてもよい。磁気検出部、第１差動増幅器５１、及び第２差動増幅器５２は、両電源駆動に限定されず、片電源駆動であってもよい。

５ 積層体、１０ 第１磁気抵抗効果素子、２０ 第２磁気抵抗効果素子、３０ 第３磁気抵抗効果素子、４０ 第４磁気抵抗効果素子、５０ 電流供給回路、５１ 第１差動増幅器、５２ 第２差動増幅器、５３ バイアス電圧源、７０ 磁界発生導体、８０ 磁性体

Claims (7)

1. 検出対象の第１磁界が印加される少なくとも１つの磁気抵抗効果素子を含み、前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子への印加磁界に応じた電圧を出力する磁気検出部と、
   前記磁気検出部の出力電圧が入力され、前記第１磁界の大きさに応じた負帰還電流を供給する電流供給回路と、
   前記負帰還電流が流れることにより、前記磁気検出部の出力電圧を所定電圧値にする第２磁界を発生する磁界発生導体と、を備え、
   前記第２磁界を発生するための前記負帰還電流により前記第１磁界を検出する磁気センサであって、
   前記負帰還電流が、前記第１磁界が存在しない場合はゼロではない所定電流値となり、前記第１磁界が存在する場合は前記所定電流値に対して前記第１磁界に対応する分だけ増減した電流値となるよう構成されている、磁気センサ。
2. 前記電流供給回路は、
   一方の入力端子と他方の入力端子との間の電圧が前記磁気検出部の出力電圧とされる第１差動増幅器と、
   一方の入力端子に前記第１差動増幅器の出力電圧が入力され、他方の入力端子にバイアス電圧が入力され、出力端子から前記磁界発生導体に前記負帰還電流を供給する第２差動増幅器と、を有する、請求項１に記載の磁気センサ。
3. 前記電流供給回路は、一方の入力端子と他方の入力端子との間の電圧が前記磁気検出部の出力電圧とされる差動増幅器を含み、
   前記差動増幅器は、オフセット調整機能を有し、自身への入力電圧がゼロの場合にゼロではない所定値の電流を出力するように調整されている、請求項１に記載の磁気センサ。
4. 前記磁気検出部は、前記第１磁界が印加されるブリッジ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への印加磁界に応じた電圧を出力し、
   前記複数の磁気抵抗効果素子のうちの少なくとも１つの磁気抵抗効果素子は、前記複数の磁気抵抗効果素子のうちの他の磁気抵抗効果素子と、無磁界の場合の抵抗値が異なる、請求項１から３のいずれか一項に記載の磁気センサ。
5. 前記磁気検出部は、
   前記第１磁界が印加され且つ無磁界の場合の抵抗値が互いに等しい４つの磁気抵抗効果素子をフルブリッジ接続したブリッジ回路であって、前記４つの磁気抵抗効果素子への印加磁界に応じた電圧を出力するよう構成されたブリッジ回路と、
   前記ブリッジ回路の抵抗バランスを偏らせるよう接続された抵抗と、を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の磁気センサ。
6. 前記抵抗は、前記ブリッジ回路の２つの出力端子の一方と電源ラインとの間に接続される、請求項５に記載の磁気センサ。
7. 前記磁気抵抗効果素子は、外部磁界によらず磁化方向が一定の固定層と、外部磁界によって磁化方向が変化するフリー層と、を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の磁気センサ。

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