JPH0232278A

JPH0232278A - ホール素子の駆動方法および装置

Info

Publication number: JPH0232278A
Application number: JP63182624A
Authority: JP
Inventors: Masao Omashoda; 大豆生田　征夫; Toru Tanabe; 徹田辺; Hideki Kitamura; 英樹北村
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 1988-07-21
Filing date: 1988-07-21
Publication date: 1990-02-02

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】【産業上の利用分野】

本発明は磁束密度を測定するために用いられるホール素
子の駆動方法および装置に関するものであり、特に地磁
気など微弱な磁束密度を測定するのに適する方法、装置
に係るものである。

【従来の技術】

従来の磁束密度の測定方法を示すものが第５図であり、
ホール素子１に対として設けられたバイアス電流端子Ｂ
Ｔ１．ＢＴ２に、例えば定電流回路として形成されたホ
ール素子駆動回路２２からの電流を所定の方向に印加し
、このホール素子１のホール電圧出力端子）ＩＴＩ、）
ＨＩ２に出力される電圧をオペレーシロナルアンプなど
増幅回路２３で増幅し、この電圧を測定することで前記
ホール素子１に直角、即ち図で紙面に対し直角方向の磁
束密度に比例する電圧として測定できるものとなる。

【発明が解決しようとする課題】

しかしながら、前記ホール素子１には製造時のバラツキ
などにより、第６図に示すように、その出力特性Ａにｖ
ｏで示す不平衡電圧を発生するものであり、且つこの不
平衡電圧■。は素子により発生量が不定であるので、微
小磁束密度の計測が困難であるとされていた。この解決方法として、例えばゼロガウスチャンバなど磁
束密度が無となる環境中に前記ホール素子１を設置して
前記不平衡電圧Ｖ。を測定し、前記増幅回路２３などで
除去する方法などが実施されているが、前記不平衡電圧
Ｖ。は周囲温度に対する依存性も大きく、この理由によ
り例えば車載用の地磁気測定装置など環境条件の劣悪な
基での使用は不可能とされていた。

【課題を解決するための手段】

本発明は、前記した従来の課題を解決するための具体的
手段として、ホール素子のバイアス電流端子対とホール
電圧出力端子対とに交互に時間的に重複しないバイアス
電流をお互いの出力が逆符号となるように印加し、前記
バイアス電流端子対にバイアス電圧を印加したときの前
記ホール電圧出力端子対に出力される出力から前記ホー
ル電圧出力端子対にバイアス電流を印加したときの前記
バイアス電流端子対に出力される出力を減算して出力と
することを特徴とするホール素子の駆動方法を提供する
ことで、前記不平衡電圧を除去することを可能として、
前記従来の課題を解決するものである。

【実　施　例】

つぎに、本発明を図に示す一実施例に基づいて詳細に説
明する。尚、理解を容易とするために従来例と同じ部分には同じ
符号を付して説明し、重複する部分については一部その
説明を省略する。第１図に符号１で示すものは従来例と同様なホール素子
であり、このホール素子１には夫々が対峙して対となる
バイアス電流端子ＢＴＩ、ＢＴ２とホール電圧出力端子
ＨＴＩ、■Ｔ２とが設けられているものである。前記ホール素子１に直角に磁束が透過しているとき、前
記バイアス電流端子ＢＴＩからＢｉ２にバイアス電流を
印加すると、前記ホール電圧出力端子）ＩＴＩ、ＨＩ３
とには第２図に正方向出力Ａとして示すホール電圧が出
力され、この正方向出力Ａには不平衡電圧Ｖ。が含まれ
るものであり、即ち、Ａ＝に（磁束密度）＋Ｖ０・・・
■ （ここで、には感度に対応する定数）の式で表せるものであることは従来例と同様であるが、
更に発明者において行われた、この発明を成すための実
験などにおいて、前記磁束が同じ条件においては前記ホ
ール電圧出力端子ｌｌＴｌからＨＩ３にバイアス電圧を
印加することで、前記バイアス電流端子ＢＴＩ、Ｂｉ２
に第２図に逆方向出力Ｂとして示すホール電圧が出力さ
れ、この逆方向出力Ｂは前記正方向出力Ａと傾斜の絶対
値は同じで符号が逆となり（即ち、逆傾斜）、且つ同じ
値の前記不平衡電圧Ｖ。が含まれるものが得られること
が判明した。即ち、Ｂ＝−に（磁束密度）＋ｖ０・・・■ の式となる。上記の結果により、更に発明者により前記正方向出力Ａ
から前記逆方向出力Ｂを減算する方法とすることで前記
不平衡電圧Ｖ。が除去され、且つ検出感度が二倍に上昇
するものとなることが見出された。これを前記０式と０式を用いて説明すれば、（Ａ−Ｂ）＝（に（磁束密度＞　＋Ｖｏ　）　−（−に（磁束密度
）　＋Ｖｏ　）＝２に（磁束密度）であり、即ち第２図中に総合時性（Ａ−Ｂ）として示すように、原点で交差し前記不平
衡電圧ｖ０を含まず、且つ検出感度即ち傾斜が二倍とな
る特性が得られるものとなる。第３図に示すものは前記に説明した方法を実現するため
の具体的な駆動装置の例であり、この駆動装置中には発
振回路２が設けられ、該発振回路２は第４図に示すよう
にお互いが時間的に重複しない間欠パルスＰ１とＰ２と
を交互に出力するように形成されている。また、前記駆動装置には例えば定電流回路のホール素子
駆動回路３が設けられ、このホール素子駆動回路３から
出力されるバイアス電流は前記発振回路２からの間欠パ
ルスＰｉ、Ｐ２によす開閉を制御される第一アナログス
イッチ回路４を介して前記ホール素子１の前記バイアス
端子ＢＴＩ。Ｂｉ２と前記ホール電圧出力端子１（Ｔｌ、１ｌＴ２と
にバアス電流を交互に印加する。　更に前記第一アナロ
グスイッチ回路４は前記バイアス端子ＢＴＩ、ＢＴ２と
前記ホール電圧出力端子ＨＴＩ、ＩＩＴ２との何れか一
方にバイアス電流が印加されているときには他の一方の
端子の対を出力端子とする作用も有するものとなってい
る。前記第一アナログスイッチ回路４の作用を更に詳細に説
明すれば、この第一アナログスイッチ回路４は４ａから
４ｈで示す八個のアナログスイッチで構成され、アナロ
グスイッチ４ａ、４ｃ＋　　４ｃ＋４ｇの夫々は前記発
振回路２からの間欠パルスＰ１で開閉を制御され、他の
アナログスイッチ４ｂ、４ｄ、４ｆ、４ｈの夫々は間欠
パルスＰ２で開閉を制御されている。このとき前記ホール素子１のバイアス端子ＢＴＩは前記
間欠パルスＰ１で駆動されるアナログスイッチ４ａを介
して前記ホール素子駆動回路３に接続され、同時にバイ
アス電流端子ＢＴ２は同様に間欠パルスＰ１により開閉
を制御されるアナログスイッチ４ｅを介して接地されて
いるので、前記間欠パルスＰ１が出力されたときには前
記ホール素子１にはバイアス電流端子ＢＴＩからＢｉ２
に向かうバイアス電流が印加されるものとなる。　同時
にホール電圧出力端子■Ｔｌ、ＨＴ２は同じく間接パル
スＰ１により開閉を制御されるアナログスイッチ４ｃ、
４ｇを介して増幅回路５に接続されているので、このホ
ール電圧出力端子［ＩＴｌ、ＩＩＴ２に生ずる正方向出
力Ａ（第２図参照）が増幅可能なものとなる。また、前記ホール素子１のホール電圧出力端子ＨＴＩに
は前記間欠パルスＰ２で駆動されるアナログスイッチ４
ｄを介して前記ホール素子駆動回路３に接続さると共に
、同様なアナログスイッチ４ｈを介して接地され、バイ
アス端子ＢＴＩ、ＢＴ２には同じく間欠パルスＰ２で駆
動されるアナログスイッチ４ｂ、４ｆを介して前記増幅
回路５に接続されているので、このバイアス端子ＢＴＩ
、ＢＴ２に生ずる逆方向出力Ｂ（第２図参照）が増幅可
能なものとなる。尚、このときには前記増幅回路５として、例えばオペレ
ーショナルアンプなど精度の高いものを採用することが
好ましい。以上のようにして個別に増幅され、同一ライン上に時間
差をもって存在する正方向出力Ａと逆方向出力Ｂとは第
二アナログスイッチ回路６のアナログスイッチ６ａを前
記間欠パルスＰ１で、アナログスイッチ６ｂを前記間欠
パルスＰ２で夫々に駆動することでニラインに分類され
、ホールド回路７中の正方向ホールド回路７ａと逆方向
ホールド回路７ｂとに夫々入力され記憶が行われる。前記正方向ホールド回路７ａに正方向出力Ａが保持され
、逆方向ホールド回路７ｂに逆方向出力Ｂが保持された
ことで、前記ホールド回路７に接続される減算回路８の
一対の入力端子には正方向出力Ａと逆方向出力Ｂが印加
されるものとなり、減算回路８により総合特性（Ａ−Ｂ
）が演算され出力される（第２図参照）。ここで、前記ホールド回路７には、少なくとも間欠パル
スＰ１およびＰ２の１サイクルの間は前記正方向出力Ａ
および逆方向出力Ｂの値を変化すること無く保持するこ
とが要求されるが、前記減算回路８としてオペレーシロ
ナルアンプなどの演算増幅器を採用したときには、この
演算増幅器の入力インピーダンスが実質的に無限大と高
いものであるので、図示のようにコンデンサの充電電圧
で充分に目的を達するものが得られる。尚、本発明の方法および装置では、前記の説明でも明ら
かなように検出されるべき磁束密度の強さと出力が１：
１の対応では無く、１：２の対応となるが、この種の検
出においては例えば地磁気による方向検出など多少を知
れば足りる場合も多く、二倍の高感度となることは絶対
的に有利であり、また、絶対値が必要なときには直線比
例であるので例えば出力の抵抗分割など簡易な手段で補
正することは容易であり、その補正以前の状態が高感度
であることは、例えば増幅時などのＳ／Ｎ比なども高く
することが可能であり、全ての条件で有利なものとなる
。

【発明の効果】

以上に説明したように本発明により、ホール素子のバイ
アス電流端子対とホール電圧出力端子対とに交互に時間
的に重複しないバイアス電流をお互いの出力が逆符号と
なるように印加することで、不平衡出力が同じで、且つ
お互いが符号の異なる正方向出力と逆方向出力とが得ら
れるものとなり、正方向出力から逆方向出力を減算し、
前記した不平衡出力を排除する方法および装置を提供す
るものであり、この時に本発明の方法は従来例で用いら
れた方法のようにゼロガウスチャンバなどを用いた特定
条件下での一点補正、即ち静的補正でなく、刻々と変化
する環境条件下での出力を用いた動的補正であるので、
如何なる条件下においても使用可能であり、例えば走行
する自動車に搭載しての地磁気の測定など極めて悪条件
下での微小磁束の測定なども可能とし、以てこの種の磁
気測定法の精度と実用性の向上に卓越した効果を奏する
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に採用されるホール素子を示す平面図、
第２図は同じく本発明の実施例による作用を示すグラフ
、第３図は本発明の方法の具体的な実施例としての装置
を示す回路図、第４図は同じ実施例の要部の波形を示す
グラフ、第５図は従来の方法を示すブロック図、第８図
は同じ従来例の出力を示すグラフである。７ａ・・正方向ホールド回路７ｂ・・逆方向ホールド回路８・・・・減算回路Ａ・・・・正方向出力Ｂ・・・・逆方向出力（Ａ−Ｂ）・・・・総合出力Ｐｌ、Ｐ２・・・・間欠パルスト・・・ホール素子ＨＴｌ、１ｌＴ２・・ホール電圧出力端子ＢＴＩ、ＢＴ
２・・バイアス端子２・・・・発振回路３・・・・ホール素子駆動回路４・・・・第一アナログスイッチ回路４ａ〜４ｈ・・アナログスイッチ５・・・・増幅回路６・・・・第二アナログスイッチ回路８ａ、８ｂ・・アナログスイッチ７・・・・ホールド回路

Claims

【特許請求の範囲】

　（１）　ホール素子のバイアス電流端子対とホール電
圧出力端子対とに交互に時間的に重複しないバイアス電
流をお互いの出力が逆符号となるように印加し、前記バ
イアス電流端子対にバイアス電圧を印加したときの前記
ホール電圧出力端子対に出力される出力から前記ホール
電圧出力端子対にバイアス電流を印加したときの前記バ
イアス電流端子対に出力される出力を減算して出力とす
ることを特徴とするホール素子の駆動方法。
　（２）　ホール素子駆動回路と、お互いが時間的に重
複しない間欠パルスを交互に出力する発振回路と、前記
発振回路の出力によりホール素子のバイアス電流端子対
とホール電圧出力端子対とに一方の端子対に印加した時
と他の一方に印加した時とで出力が逆符号となるように
交互に前記ホール素子駆動回路を接続し且つ一方の端子
対に前記ホール素子駆動回路が接続されている時には他
の一方の端子対を出力端子とする第一アナログスイッチ
回路と、前記第一アナログスイッチ回路の前記出力端子
に接続され前記夫々の状態を交互に増幅する増幅回路と
、前記増幅回路に接続され前記発振回路の出力により前
記夫々の状態を分離する第二アナログスイッチ回路と、
前記第二アナログスイッチ回路に接続され前記夫々の状
態を夫々に保持するホールド回路と、前記夫々のホール
ド回路に接続され一方の状態から他の一方の状態を減算
する減算回路とから成ることを特徴とするホール素子の
駆動装置。