JPH03188376A - 磁気抵抗効果を用いた速度や位置の測定回路 - Google Patents
磁気抵抗効果を用いた速度や位置の測定回路Info
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- JPH03188376A JPH03188376A JP2246407A JP24640790A JPH03188376A JP H03188376 A JPH03188376 A JP H03188376A JP 2246407 A JP2246407 A JP 2246407A JP 24640790 A JP24640790 A JP 24640790A JP H03188376 A JPH03188376 A JP H03188376A
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- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
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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。
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）
本発明は回転する歯車の歯のような強磁性物体の位置を
検出するシステムに関するものであり、特に位置を決定
するための磁気抵抗性変換器と、検出した情報を使って
磁性物体の速度や位置を決定することに関するものであ
る。
検出するシステムに関するものであり、特に位置を決定
するための磁気抵抗性変換器と、検出した情報を使って
磁性物体の速度や位置を決定することに関するものであ
る。
（従来技術）
強磁性物体が磁界中を動くことにより磁界が変化したこ
とを測定して、強磁性物体の位置や速度を磁気的に検出
することができる。このような測定装置に用いられる検
出器は通常変換器と調整器と包装とから成る。
とを測定して、強磁性物体の位置や速度を磁気的に検出
することができる。このような測定装置に用いられる検
出器は通常変換器と調整器と包装とから成る。
磁界の変化を測定するのに変換器を用いることは周知で
ある。この種の変換器はある物理現象を電気信号に変え
、電気信号から測定値が導かれる。
ある。この種の変換器はある物理現象を電気信号に変え
、電気信号から測定値が導かれる。
代表的な変換器は可変リラクタンスの検出器であり、コ
イル／永久磁石の近傍の磁界の中で強磁性物体が動くと
、コイルを通る磁束のパターンが変化するためにコイル
に電圧が誘導される。
イル／永久磁石の近傍の磁界の中で強磁性物体が動くと
、コイルを通る磁束のパターンが変化するためにコイル
に電圧が誘導される。
磁気抵抗性変換器も周知であり、これ迄他の回に使われ
てきた。磁気抵抗性を示す材料はいくつか知られている
が、最もよく知られているのはニッケルと鉄の合金であ
るパーマロイである。この点に関する代表的な先行技術
はクイク（にｕｉｊｋ ）による米国特許第４，０５２
，７４８号と、５ｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ Ａｃｔｕａｔ
ｏｒｓ（検出器とアクチュータ）誌１０ （１９８６）
ｐｐ、１２７−１４０に掲載されているダイバーン（Ｕ
、 Ｄｉｂｂｅｒｎ）著の“Ｈａａｎｅｔｉｃ Ｆｉｅ
ｌｄ ５ｅｎｓｏｒｓ Ｕｓｉｎｏ ｔｈｅＨａｇｎｅ
ｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ Ｅｆｆｅｃｔ （磁気抵抗
効果を用いた磁界検出器）”に開示されている。半導体
材料であるインジウムアンチモンも磁気抵抗性を示すが
、この材料はパーマ０イと違って材料の薄い平面に沿っ
た磁界よりもむしろ厚さ方向に通る磁界に感度を示す。
てきた。磁気抵抗性を示す材料はいくつか知られている
が、最もよく知られているのはニッケルと鉄の合金であ
るパーマロイである。この点に関する代表的な先行技術
はクイク（にｕｉｊｋ ）による米国特許第４，０５２
，７４８号と、５ｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ Ａｃｔｕａｔ
ｏｒｓ（検出器とアクチュータ）誌１０ （１９８６）
ｐｐ、１２７−１４０に掲載されているダイバーン（Ｕ
、 Ｄｉｂｂｅｒｎ）著の“Ｈａａｎｅｔｉｃ Ｆｉｅ
ｌｄ ５ｅｎｓｏｒｓ Ｕｓｉｎｏ ｔｈｅＨａｇｎｅ
ｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ Ｅｆｆｅｃｔ （磁気抵抗
効果を用いた磁界検出器）”に開示されている。半導体
材料であるインジウムアンチモンも磁気抵抗性を示すが
、この材料はパーマ０イと違って材料の薄い平面に沿っ
た磁界よりもむしろ厚さ方向に通る磁界に感度を示す。
パーマロイで磁気抵抗素子をつくる場合、パーマロイは
通常シリコンのような基板上にスパッタされて薄い層す
なわち薄膜となり、その厚さは約２０〜２００ナノメー
トル、好ましくは約５０すはスパッタ後に更に処理され
て、薄膜内に永久磁化が形成される。しばしばパーマロ
イ薄膜はエツチングされて全または半ホイートストンブ
リッジの形につくられて、電圧分割回路網が形成される
。
通常シリコンのような基板上にスパッタされて薄い層す
なわち薄膜となり、その厚さは約２０〜２００ナノメー
トル、好ましくは約５０すはスパッタ後に更に処理され
て、薄膜内に永久磁化が形成される。しばしばパーマロ
イ薄膜はエツチングされて全または半ホイートストンブ
リッジの形につくられて、電圧分割回路網が形成される
。
こうして薄膜の抵抗値変化が電圧出力に変換される。パ
ーマロイの磁気抵抗性変換器はｌ膜の面内の磁界ベクト
ルの変化に感応するのであって、薄膜に垂直な磁界成分
には感応しない。この感応はパーマロイの電気抵抗の変
化として表わされ、それはパーマロイの面内を通る磁界
ベクトルの開数である。
ーマロイの磁気抵抗性変換器はｌ膜の面内の磁界ベクト
ルの変化に感応するのであって、薄膜に垂直な磁界成分
には感応しない。この感応はパーマロイの電気抵抗の変
化として表わされ、それはパーマロイの面内を通る磁界
ベクトルの開数である。
薄膜の面内を通る外部磁界成分が薄膜の内部磁化を回転
させると、変換器が感応する。３４１１の面内の磁界は
２個の直交成分を持つと考えることができる。一方は初
期磁化と平行な成分でバイアス磁界と呼ばれ、他方は初
期磁化に垂直な成分で測定磁界と呼ばれる。バイアス磁
界が必要なのは薄膜の初期磁化の方向を外乱の影響下で
も安定に保つためである。したがってバイアス磁界はで
きるだけ薄膜面全体にわたり均一で一定にすべきである
。従来技術は永久磁石の磁化の方向を磁気抵抗性変換器
の表面に対しである角度傾かせてバイアス磁界を供給し
ていた。このようにしてバイアス磁界を発生させること
の欠点は、磁石の軸の片側から出た磁束線が所望のバイ
アス磁界に対して反対の方向に戻ろうとする結果、バイ
アス磁界が不均一になると同時に（近くに強磁性物体が
ある場合などに）外部の影響を受けやすくなることであ
る。
させると、変換器が感応する。３４１１の面内の磁界は
２個の直交成分を持つと考えることができる。一方は初
期磁化と平行な成分でバイアス磁界と呼ばれ、他方は初
期磁化に垂直な成分で測定磁界と呼ばれる。バイアス磁
界が必要なのは薄膜の初期磁化の方向を外乱の影響下で
も安定に保つためである。したがってバイアス磁界はで
きるだけ薄膜面全体にわたり均一で一定にすべきである
。従来技術は永久磁石の磁化の方向を磁気抵抗性変換器
の表面に対しである角度傾かせてバイアス磁界を供給し
ていた。このようにしてバイアス磁界を発生させること
の欠点は、磁石の軸の片側から出た磁束線が所望のバイ
アス磁界に対して反対の方向に戻ろうとする結果、バイ
アス磁界が不均一になると同時に（近くに強磁性物体が
ある場合などに）外部の影響を受けやすくなることであ
る。
更に、磁気抵抗素子と磁石の特性のばらつきを補償する
ために、組立時に変換器ブリッジを校正することが望ま
れる。付随する電子信号調整装置と強調して変換器の機
能を最適にするために、校正により変換器ブリッジの出
力電圧を所望のレベルに調整することができなければな
らない。従来技術はこの問題をｉ［してなかったから、
校正の必要性も校正手段も言及されてない。
ために、組立時に変換器ブリッジを校正することが望ま
れる。付随する電子信号調整装置と強調して変換器の機
能を最適にするために、校正により変換器ブリッジの出
力電圧を所望のレベルに調整することができなければな
らない。従来技術はこの問題をｉ［してなかったから、
校正の必要性も校正手段も言及されてない。
被測定対象に対して既知の関係を有する強磁性物体を用
いて速度や位置を測定することは従来も知られていた。
いて速度や位置を測定することは従来も知られていた。
この種の測定器は自動車の反ロックブレーキシステムに
において可変リラクタンス検出器を用いて実現されてい
る。この場合には、強磁性物体が動くと、可変リラクタ
ンス装置のコイルを通る磁束が変化するために、コイル
に電圧が誘導される。可変リラクタンス検出器を用いる
従来の反ロックブレーキシステムの限界は、低速時に電
圧が小さくなるために使用困難になることと、検出器の
感度が強磁性物体と検出器の面間の間隙に大きく依存す
るという点にあった。
において可変リラクタンス検出器を用いて実現されてい
る。この場合には、強磁性物体が動くと、可変リラクタ
ンス装置のコイルを通る磁束が変化するために、コイル
に電圧が誘導される。可変リラクタンス検出器を用いる
従来の反ロックブレーキシステムの限界は、低速時に電
圧が小さくなるために使用困難になることと、検出器の
感度が強磁性物体と検出器の面間の間隙に大きく依存す
るという点にあった。
（発明の要約）
本発明によれば、上述の従来技術の問題が最小になる。
可変リラクタンス装置の代わりに磁気抵抗性変換器を使
えば、変換器の出力レベルは被測定物速度に全く依存し
ないし、被測定物と検出器間の間隙にも敏感でない。し
たがって、間隙の変動が大きいような応用に使うことが
できる。
えば、変換器の出力レベルは被測定物速度に全く依存し
ないし、被測定物と検出器間の間隙にも敏感でない。し
たがって、間隙の変動が大きいような応用に使うことが
できる。
磁気抵抗性変換器を用いて磁性物体の位置や速度を測定
するために、永久磁石を用いてその上に搭載されている
磁気抵抗性変換器に直流磁界を供給する。被測定物体は
周囲の空気よりも磁束を通す能力が大きいので、磁束線
は物体（例えば歯車の歯）に引き寄せられる。この結果
、磁束は歯の方に曲がる。好ましい実施例では磁気抵抗
性装置はパーマロイの素子でつくられている。パーマロ
イ素子は中を通る磁界が変化すると電気抵抗が変化する
から、磁気抵抗性装置は磁界の曲がったことを検出する
ことができる。この種の磁気抵抗素子はパーマロイでも
他の材料でもつくることができる。これらの磁気抵抗素
子を半または全本イードストンブリッジの形につ（す、
電圧分割回路網を形成する。磁気抵抗素子の抵抗変化は
ブリッジ構造により差動電圧出力に変換される。
するために、永久磁石を用いてその上に搭載されている
磁気抵抗性変換器に直流磁界を供給する。被測定物体は
周囲の空気よりも磁束を通す能力が大きいので、磁束線
は物体（例えば歯車の歯）に引き寄せられる。この結果
、磁束は歯の方に曲がる。好ましい実施例では磁気抵抗
性装置はパーマロイの素子でつくられている。パーマロ
イ素子は中を通る磁界が変化すると電気抵抗が変化する
から、磁気抵抗性装置は磁界の曲がったことを検出する
ことができる。この種の磁気抵抗素子はパーマロイでも
他の材料でもつくることができる。これらの磁気抵抗素
子を半または全本イードストンブリッジの形につ（す、
電圧分割回路網を形成する。磁気抵抗素子の抵抗変化は
ブリッジ構造により差動電圧出力に変換される。
歯が次々と磁石の近傍を通過すると、各歯が範囲外に遠
のくまでの間、磁束が各歯に引きつけられて曲げられる
。同時に次の歯が磁界の中に近づいてくると、磁界は反
対方向、すなわち近づきつつある歯の方に曲げられる。
のくまでの間、磁束が各歯に引きつけられて曲げられる
。同時に次の歯が磁界の中に近づいてくると、磁界は反
対方向、すなわち近づきつつある歯の方に曲げられる。
磁気抵抗性ブリッジの各脚は極性のある出力を供給する
ように設計される。例えば、離れていく−により磁束線
が曲げられるときに正で、近づいてくる自により磁束線
が曲げられるとき負である（逆にすることもできる）。
ように設計される。例えば、離れていく−により磁束線
が曲げられるときに正で、近づいてくる自により磁束線
が曲げられるとき負である（逆にすることもできる）。
同じような歯が続いているので全ブリッジの出力は概ね
正弦波となり、そのパルスを計数して速度の検出に応用
することができる。
正弦波となり、そのパルスを計数して速度の検出に応用
することができる。
回転部材の位置を検出するには、１個の歯、すなわち１
個の強磁性物体を用いる。磁性物体が磁石と変換器の近
傍を通過すると、磁性物体は変換器を通る磁界を乱す、
すなわち曲げる。磁性物体が磁界の中を通過することに
より変換器を通る磁界が変化すると、変換器はそれを検
出して、変換器の内部の面内方向の磁界の瞬時値にした
がった抵抗の変化をきたす。磁気抵抗性変換器はホイー
トストンブリッジの形をしており、これが測定回路の一
部分を形成している。ブリッジの出力電圧は変換器の抵
抗の瞬時値に比例する、すなわち磁気抵抗素子に加えら
れた磁界に比例する。
個の強磁性物体を用いる。磁性物体が磁石と変換器の近
傍を通過すると、磁性物体は変換器を通る磁界を乱す、
すなわち曲げる。磁性物体が磁界の中を通過することに
より変換器を通る磁界が変化すると、変換器はそれを検
出して、変換器の内部の面内方向の磁界の瞬時値にした
がった抵抗の変化をきたす。磁気抵抗性変換器はホイー
トストンブリッジの形をしており、これが測定回路の一
部分を形成している。ブリッジの出力電圧は変換器の抵
抗の瞬時値に比例する、すなわち磁気抵抗素子に加えら
れた磁界に比例する。
（実施例）
第１図に強磁性被測定物の位置や速度を測定するための
負型的な機構を示す。このシステムに含まれる被測定物
１１は複数個の歯１３を有する歯車の形で示されている
。磁気抵抗性変換器１５は永久磁石１７の上に搭載され
ており、歯車との間に空隙１９をもって配置されている
。このシステムは空隙１９の変動に対して感応しない。
負型的な機構を示す。このシステムに含まれる被測定物
１１は複数個の歯１３を有する歯車の形で示されている
。磁気抵抗性変換器１５は永久磁石１７の上に搭載され
ており、歯車との間に空隙１９をもって配置されている
。このシステムは空隙１９の変動に対して感応しない。
バイアス手段も永久磁石１７上の磁気抵抗性変換器１５
の位置に対して鈍感である。変換器１５は標準的な従来
技術による装置であってもよいし、あるいはまた出願中
の明りＩｌ書に述べであるようなものであってもよい。
の位置に対して鈍感である。変換器１５は標準的な従来
技術による装置であってもよいし、あるいはまた出願中
の明りＩｌ書に述べであるようなものであってもよい。
第２ａ図と第２ｂ図には変換器の周囲の磁界の変化を測
定するために、上述の磁気抵抗性変換器を使った回路を
示す。
定するために、上述の磁気抵抗性変換器を使った回路を
示す。
この回路は第２ｂ図に示す負荷抵抗器２１を含み、第２
ａ図と第２ｂ図とはＲＴＮで接続されている。第２ａ図
の回路は５ボルトの調整電源ｌｃ１を含み、ＩＣ１は電
池から受けた電圧を調整する。調整器を安定化するため
にコンデンサＣ１とＣ２がある。ブリッジ回路２３では
磁気抵抗性変換器ＭＲの一方の対向する接続部対に電池
電源が供給され、他方の対向接続部対から出力を供給す
るようになっている。ブリッジ回路２３の出力は比較器
ＣＯＩを駆動し、比較器ＣＯ１の出力は変換器ＭＲの抵
抗値に依存してハイ状態とロー状態が切替わる。ポテン
シオメータＰ１、抵抗器Ｒ４および抵抗器Ｒ１２から成
る回路網は回路のオフセットを補償して、ブリッジ２３
とポテンシオメータ間の温度による不整合効果を減少さ
せる役目を果たす。この補償のおかげで、校正の目的で
変換器ＭＲを正確に傾ける必要がない。
ａ図と第２ｂ図とはＲＴＮで接続されている。第２ａ図
の回路は５ボルトの調整電源ｌｃ１を含み、ＩＣ１は電
池から受けた電圧を調整する。調整器を安定化するため
にコンデンサＣ１とＣ２がある。ブリッジ回路２３では
磁気抵抗性変換器ＭＲの一方の対向する接続部対に電池
電源が供給され、他方の対向接続部対から出力を供給す
るようになっている。ブリッジ回路２３の出力は比較器
ＣＯＩを駆動し、比較器ＣＯ１の出力は変換器ＭＲの抵
抗値に依存してハイ状態とロー状態が切替わる。ポテン
シオメータＰ１、抵抗器Ｒ４および抵抗器Ｒ１２から成
る回路網は回路のオフセットを補償して、ブリッジ２３
とポテンシオメータ間の温度による不整合効果を減少さ
せる役目を果たす。この補償のおかげで、校正の目的で
変換器ＭＲを正確に傾ける必要がない。
演算増幅器ＧＯ２は零入力電流の変化を補償すると共に
、歯などが変換器ＭＲにより検出されたか否かという情
報に基づいて負荷抵抗器に出力を供給する。零入力電流
に変化があると負荷抵抗器２１（第２ｂ図）に加わる電
圧が変わる。抵抗器Ｒ６は検出用抵抗器であり、これが
あるために、もし温度により回路に流れる電流が変化す
れば、増幅器ＧＯ２は負荷抵抗器に流れる電流を増減し
て補償する。抵抗器Ｒ６に加わる電圧が増せば、抵抗器
Ｒ７に加わる電圧は減る。抵抗器Ｒ６に加わる電圧が減
れば、抵抗器Ｒ７に加わる電圧は増える。（変換器ＭＲ
の磁界の中に歯車の歯のようなものがあろうとなかろう
と）負荷抵抗器２１に加わる出力は変換器ＭＲの状態に
より決定される。
、歯などが変換器ＭＲにより検出されたか否かという情
報に基づいて負荷抵抗器に出力を供給する。零入力電流
に変化があると負荷抵抗器２１（第２ｂ図）に加わる電
圧が変わる。抵抗器Ｒ６は検出用抵抗器であり、これが
あるために、もし温度により回路に流れる電流が変化す
れば、増幅器ＧＯ２は負荷抵抗器に流れる電流を増減し
て補償する。抵抗器Ｒ６に加わる電圧が増せば、抵抗器
Ｒ７に加わる電圧は減る。抵抗器Ｒ６に加わる電圧が減
れば、抵抗器Ｒ７に加わる電圧は増える。（変換器ＭＲ
の磁界の中に歯車の歯のようなものがあろうとなかろう
と）負荷抵抗器２１に加わる出力は変換器ＭＲの状態に
より決定される。
ツェナーダイオードＺ１は２４ボルトに過渡現象がある
開回路に加わる電圧をクランプし、コンデンサＣ１と０
２は安定化用である。
開回路に加わる電圧をクランプし、コンデンサＣ１と０
２は安定化用である。
ここで提供されている電子回路は周囲温度の変化に対し
てブリッジ回路を補償するものであり、磁気抵抗素子と
永久磁石を含む変換器を用いている。
てブリッジ回路を補償するものであり、磁気抵抗素子と
永久磁石を含む変換器を用いている。
第３図に変換器の周囲の磁界の変化を測定する回路の第
２の実施例を示す。この図で用いられているブリッジ回
路は第２ａ図と第２ｂ図の実施例で用いられているもの
と同じものである。この回路は主に３１１のブロックか
ら構成されている。それらはブリッジ回路の出力電圧が
ゼログロスするときに切替わる比較器と、比較器の出力
により変調をかけられて、２個の電流状態出力を供給す
るバンドギャップ電流源と、回路全体の寄生電流を修正
して、正確な出力電流レベルを保つための電流補償回路
である。
２の実施例を示す。この図で用いられているブリッジ回
路は第２ａ図と第２ｂ図の実施例で用いられているもの
と同じものである。この回路は主に３１１のブロックか
ら構成されている。それらはブリッジ回路の出力電圧が
ゼログロスするときに切替わる比較器と、比較器の出力
により変調をかけられて、２個の電流状態出力を供給す
るバンドギャップ電流源と、回路全体の寄生電流を修正
して、正確な出力電流レベルを保つための電流補償回路
である。
この回路は前の実施例で述べたようなブリッジＭＲを含
み、ブリッジＭＲの一方の対向接続部対にはツェナーダ
イオード３１により決まる調整された電圧が供給され、
他方の対向接続部対からビークツービーツ１００ｍＶの
出力信号を出力する。
み、ブリッジＭＲの一方の対向接続部対にはツェナーダ
イオード３１により決まる調整された電圧が供給され、
他方の対向接続部対からビークツービーツ１００ｍＶの
出力信号を出力する。
ブリッジ信号の振幅は前述のように外部から加えられた
磁界に依存する。ブリッジＭＲの出力は比較器３３の入
力に供給される。比較器は入力Ａフゼット電圧を制御す
ることができ、それによってブリッジが生ずる初期誤差
を補償するという柔軟性を有する。２個のオフセット抵
抗器３５と３７が図示されている。２個抵抗器を設けた
理由は、抵抗器付きの集積回路をつくるときに、レーザ
トリミングにより抵抗器の抵抗を増すことしかできない
からである。オフセット抵抗器はブリッジ３３で生じた
初期誤差を補償する。
磁界に依存する。ブリッジＭＲの出力は比較器３３の入
力に供給される。比較器は入力Ａフゼット電圧を制御す
ることができ、それによってブリッジが生ずる初期誤差
を補償するという柔軟性を有する。２個のオフセット抵
抗器３５と３７が図示されている。２個抵抗器を設けた
理由は、抵抗器付きの集積回路をつくるときに、レーザ
トリミングにより抵抗器の抵抗を増すことしかできない
からである。オフセット抵抗器はブリッジ３３で生じた
初期誤差を補償する。
比較器３３の出力はブリッジから生ずる出力電圧に依存
してハイ電圧とロー電圧の問を切替わる。
してハイ電圧とロー電圧の問を切替わる。
この比較器の出力は安定Ｗ！準回路であるバンドギャッ
プ電流基準回路３９から流れる電流を変調して、温度ま
たはプロセスによりほとんど変らない電流となす。この
回路は二線式であり電流が変調されているから、電池の
端子と端子の印をつけたアース間には８ボルトから１６
ボルトの範囲の回路用電圧が供給される。負荷抵抗器４
１が出力端子とアース間に設けられており、負荷抵抗器
に流れる回路′Ｆｉ流、すなわち出力端子とアース間の
回路電流が測定される。
プ電流基準回路３９から流れる電流を変調して、温度ま
たはプロセスによりほとんど変らない電流となす。この
回路は二線式であり電流が変調されているから、電池の
端子と端子の印をつけたアース間には８ボルトから１６
ボルトの範囲の回路用電圧が供給される。負荷抵抗器４
１が出力端子とアース間に設けられており、負荷抵抗器
に流れる回路′Ｆｉ流、すなわち出力端子とアース間の
回路電流が測定される。
比較器がロー状態のとき、回路には零入力状態電流すな
わちロー状態電流が流れる。これはダイオードＤ１をオ
フにする。比較器がハイ状態で、ダイオードＤ１が順方
向バイアスされると、ダイオードＤ２が逆バイアスされ
るため、ダイオードＤ２を通ってトランジスタ４１に流
れる電流はカットオフされる。その代わり、これらの３
個のトランジスタ４１に流れる電流はダイオードＤ１を
通して供給される。その間トランジスタ４３にはＰＮＰ
ｆｆｉ流ミラー４５からｆｆｉ流■１が流れ続ける。す
ると、電流ミラー４５はＮＰＮ電流ミラー４７に電流Ｉ
２を供給する。このときの電１１２はダイオードＤ２が
順方向バイアスされているときの電流■２の半分しか流
れない。したがって、ダイオードＤ２が逆バイアス状態
から順方向バイアス状態に変ると、電流ミラー４５から
ｆｆｉ！ミラー４７へ流れる電流１１は低い値から高い
値に変ることがわかる。
わちロー状態電流が流れる。これはダイオードＤ１をオ
フにする。比較器がハイ状態で、ダイオードＤ１が順方
向バイアスされると、ダイオードＤ２が逆バイアスされ
るため、ダイオードＤ２を通ってトランジスタ４１に流
れる電流はカットオフされる。その代わり、これらの３
個のトランジスタ４１に流れる電流はダイオードＤ１を
通して供給される。その間トランジスタ４３にはＰＮＰ
ｆｆｉ流ミラー４５からｆｆｉ流■１が流れ続ける。す
ると、電流ミラー４５はＮＰＮ電流ミラー４７に電流Ｉ
２を供給する。このときの電１１２はダイオードＤ２が
順方向バイアスされているときの電流■２の半分しか流
れない。したがって、ダイオードＤ２が逆バイアス状態
から順方向バイアス状態に変ると、電流ミラー４５から
ｆｆｉ！ミラー４７へ流れる電流１１は低い値から高い
値に変ることがわかる。
ｉｉ流ミラー４５から流れ出る電流■１は電流ミラー４
７に供給される電流■２と、電流修正回路４９に供給さ
れる電流１／２０１ｅとに分かれる。
７に供給される電流■２と、電流修正回路４９に供給さ
れる電流１／２０１ｅとに分かれる。
電流ミラー４７は比較器３３とブリッジＭＲから１９Ｉ
２を供給されて、２０１２ｍ流を出力する。
２を供給されて、２０１２ｍ流を出力する。
バンドギャップ電圧基準回路５１は１９／２０１ｅを電
流修正回路４９に供給することにより、電流修正回路４
９の出力電流はｌｅとなる。誤差電流１ｅは抵抗器Ｒに
よる温度上昇の程度やプロｅｆ セスなどに依存する。バンドギャップ電流基準回路３９
に流れ込むＩＩ流の変化は抵抗器Ｒｒａｔの値に依存す
る。この電流は電流ミラー４５に反映されてそこから電
流ミラー４７に供給される電流値１１を決める。電流２
０１２とＩｅとが結合して負荷に２０Ｉ２プラス誤差電
流１８から成る出力電流を供給する。電流ミラー４７、
電流修正回路４９、およびトランジスタ４１と４３から
成るバンドギャップ電流基準回路３９の各回路は各々に
供給される信号電流により動かされる。
流修正回路４９に供給することにより、電流修正回路４
９の出力電流はｌｅとなる。誤差電流１ｅは抵抗器Ｒに
よる温度上昇の程度やプロｅｆ セスなどに依存する。バンドギャップ電流基準回路３９
に流れ込むＩＩ流の変化は抵抗器Ｒｒａｔの値に依存す
る。この電流は電流ミラー４５に反映されてそこから電
流ミラー４７に供給される電流値１１を決める。電流２
０１２とＩｅとが結合して負荷に２０Ｉ２プラス誤差電
流１８から成る出力電流を供給する。電流ミラー４７、
電流修正回路４９、およびトランジスタ４１と４３から
成るバンドギャップ電流基準回路３９の各回路は各々に
供給される信号電流により動かされる。
電流ミラー４５と４７、電流修正回路４９、およびバン
ドギャップ電圧基準回路５１は教科書にも載っている周
知の回路である。
ドギャップ電圧基準回路５１は教科書にも載っている周
知の回路である。
ブリッジＭＲが比較器３３に供給する信号を反転さけた
りその他の適当な信号を供給すると、比較器３３はダイ
オードＤ２のバイアス条件を変化させる。すると電流１
１の値が変わって出力が変化するので、そのことが検出
回路（図示せず）により検出される。
りその他の適当な信号を供給すると、比較器３３はダイ
オードＤ２のバイアス条件を変化させる。すると電流１
１の値が変わって出力が変化するので、そのことが検出
回路（図示せず）により検出される。
第４図は第３図のブロック図に対応した回路の詳細とパ
ラメータ値の一例を示す。
ラメータ値の一例を示す。
以上本発明を特定の実施例について説明したが、当業者
なら多くの変形や修正を容易に考え得るで４゜ あろう。したがって本発明の範囲はそのような変形や修
正を含み、先行技術に区でできるだけ広く解釈すべきで
ある。
なら多くの変形や修正を容易に考え得るで４゜ あろう。したがって本発明の範囲はそのような変形や修
正を含み、先行技術に区でできるだけ広く解釈すべきで
ある。
第１図は本発明による測定装四の概略図である。
第２ａ図と第２ｂ図は本発明の第１の実施例を示し、磁
束の変化を測定するために磁気抵抗性変換器を用いた代
表的なブリッジ回路を有する回路図である。第３図は第
２ａ図と第２ｂ図の回路の機能を果たす回路の第２の実
施例を示すブロック図である。第４図は第３図の第２の
実施例の回路図である。 １１・・・被測定物、１３・・・歯、１５・・・磁気抵
抗性変換器、１７・・・永久磁石、１９・・・空隙、２
１・・・負荷抵抗器、２３・・・ブリッジ回路、３１・
・・ツェナーダイオード、３３・・・比較器、３５．３
７・・・オフセット抵抗器、３９・・・電流基準回路、
４１・・・負荷抵抗器。
束の変化を測定するために磁気抵抗性変換器を用いた代
表的なブリッジ回路を有する回路図である。第３図は第
２ａ図と第２ｂ図の回路の機能を果たす回路の第２の実
施例を示すブロック図である。第４図は第３図の第２の
実施例の回路図である。 １１・・・被測定物、１３・・・歯、１５・・・磁気抵
抗性変換器、１７・・・永久磁石、１９・・・空隙、２
１・・・負荷抵抗器、２３・・・ブリッジ回路、３１・
・・ツェナーダイオード、３３・・・比較器、３５．３
７・・・オフセット抵抗器、３９・・・電流基準回路、
４１・・・負荷抵抗器。
Claims (3)
- （１）（イ）ある状態の変化に応じて変わる電圧出力を
供給する変換器手段と、 （ロ）前記変換器手段の出力電圧に依存してハイまたは
ローの電圧出力を供給する比較器と、（ハ）選択された
電流を供給するバンドギャップ電流基準回路と、 （ニ）前記比較器の電圧出力と前記バンドギャップ電流
基準回路とにより制御されて変調された出力電流を供給
する電流ミラー手段と、 を含むことを特徴とする、変調された出力電流を供給す
る回路。 - （２）出力電圧レベルがある状態に依存する磁気抵抗性
変換器ブリッジと、 ブリッジに接続された電圧源と、 ブリッジの出力に接続されて、ブリッジの出力電圧レベ
ルに依存してハイまたはローの電圧出力を供給する電圧
比較器と、 第１と第２の複数個のトランジスタから構成されたバン
ドギャップ電流源手段と、 第１の出力端子が第１と第２のダイオードを経由してそ
れぞれ第１と第２の複数個のトランジスタに接続され、
第２の出力端子がＮＰＮ電流ミラーの第１の入力に接続
されたＰＮＰ電流ミラー手段と、 第２の入力が比較器に接続されて比較器から電流が流れ
込み、他端がアースされている負荷抵抗器に出力が接続
されているＮＰＮ電流ミラー手段と、 とを含み、 比較器の出力が第３のダイオードを介して第１の複数個
のトランジスタと第１のダイオードとの中間地点に接続
されており、そのために比較器の出力電圧がハイのとき
第３のダイオードが順方向バイアスされて第１のダイオ
ードが逆方向バイアスされ、比較器の出力電圧がローの
とき第３のダイオードが逆方向バイアスされて第１のダ
イオードが順方向バイアスされることを特徴とする、磁
気抵抗性変換器ブリッジの出力電圧レベルに依存して出
力電流が変調される２線式回路。 - （３）磁気抵抗素子がブリッジ構造に配置されて二対の
対向する接合部を有し、一方の対向する接合部対には調
整された電圧が供給され、他方の対向する接合部対から
は素子が置かれている場所の磁界に依存した電圧出力を
生ずるようになっているブリッジ回路と、 第１と第２の入力がブリッジ回路の電圧出力に接続され
、ブリッジ回路の出力電圧に基づいてハイまたはローい
ずれかの電圧出力を生ずる電圧比較器と、 基準端子とミラー端子とを有する電流ミラーであって、
基準端子は第１と第２の枝路を有し、各枝路と電流ミラ
ー間にダイオードが配置され、ダイオードのアノードは
電流ミラーに接続されている電流ミラーと、 基準端子を通して選択された基準電流を供給する手段と
、 アノードが比較器の出力に接続され、カソードが枝路ダ
イオードの一方のカソードに接続されている第３のダイ
オードと、 を含み、 比較器の出力電圧がローのとき、第３のダイオードが逆
バイアスされて、一方の枝路ダイオードは順バイアスさ
れ、枝路ダイオードを流れる電流の合計が選択された電
流と等しくなり、その結果ミラー端子に選択された電流
が流れ、 比較器の出力電圧がハイのとき、第３のダイオードが順
バイアスされて、一方の枝路ダイオードが逆バイアスさ
れ、選択された電流は第３のダイオードと他方の枝路ダ
イオードを流れる電流の和と等しくなり、その結果ミラ
ー端子には選択された電流の一部のみが流れる。 ことを特徴とする、磁気抵抗性変換器ブリッジの出力電
圧に依存して出力電流が変調される２線式回路。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/409,220 US5068606A (en) | 1989-09-19 | 1989-09-19 | Two wire modulated output current circuit for use with a magnetoresistive bridge speed/position sensor |
| US409220 | 1989-09-19 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03188376A true JPH03188376A (ja) | 1991-08-16 |
Family
ID=23619555
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2246407A Pending JPH03188376A (ja) | 1989-09-19 | 1990-09-18 | 磁気抵抗効果を用いた速度や位置の測定回路 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5068606A (ja) |
| EP (1) | EP0419041A1 (ja) |
| JP (1) | JPH03188376A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015215342A (ja) * | 2014-04-25 | 2015-12-03 | 株式会社デンソー | 回転検出装置及びその製造方法 |
| KR200485022Y1 (ko) * | 2017-06-13 | 2017-12-20 | (주)에핏라이트 | 터치 방식을 이용한 자동차용 차폐 필름 |
| US10690948B2 (en) | 2015-01-19 | 2020-06-23 | Merck Patent Gmbh | Device for the regulation of light transmission |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE59109002D1 (de) * | 1991-07-31 | 1998-07-09 | Micronas Intermetall Gmbh | Hallsensor mit Selbstkompensation |
| JP3271633B2 (ja) * | 1993-04-28 | 2002-04-02 | キヤノン株式会社 | 位置検出回路 |
| US5744950A (en) * | 1996-05-09 | 1998-04-28 | Ssi Technologies, Inc. | Apparatus for detecting the speed of a rotating element including signal conditioning to provide a fifty percent duty cycle |
| US5986839A (en) * | 1996-09-17 | 1999-11-16 | International Business Machines Corporation | Electronic magnetoresistive sensor biasing using a transducer equivalent circuit and current sources |
| JPH10160748A (ja) * | 1996-12-03 | 1998-06-19 | Oki Electric Ind Co Ltd | 衝撃センサ |
| US5982177A (en) * | 1997-08-08 | 1999-11-09 | Florida State University | Magnetoresistive sensor magnetically biased in a region spaced from a sensing region |
| DE19951817A1 (de) * | 1999-10-27 | 2001-05-23 | Micronas Gmbh | Zwei-Draht-Sensoranordnung |
| US6426669B1 (en) * | 2000-08-18 | 2002-07-30 | National Semiconductor Corporation | Low voltage bandgap reference circuit |
| US6674279B2 (en) * | 2002-05-09 | 2004-01-06 | Delphi Technologies, Inc. | Variable attenuation circuit for a differential variable reluctance sensor with enhanced initial threshold accuracy |
| US7492171B2 (en) * | 2006-06-29 | 2009-02-17 | Intel Corporation | Systems and arrangements for sensing current with a low loss sense element |
| DE102008059401A1 (de) * | 2008-11-27 | 2010-06-10 | Micronas Gmbh | Halbleiterchip und Verfahren zum Erzeugen von Impulsflanken, die der Bewegung eines mechanischen Teiles synchron zugeordnet sind |
| US9417258B2 (en) * | 2012-09-10 | 2016-08-16 | United Technologies Corporation | Sensor and tooth arrangement for shaft speed detection |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3671767A (en) * | 1971-01-15 | 1972-06-20 | Motorola Inc | Hall effect switching device |
| US4543527A (en) * | 1982-04-12 | 1985-09-24 | Eaton Corporation | Proximity switch exhibiting improved start-up characteristics |
| DE3342735A1 (de) * | 1982-11-26 | 1984-05-30 | Tokyo Shibaura Denki K.K., Kawasaki, Kanagawa | Impedanzwandlerschaltung |
| US4521727A (en) * | 1983-05-23 | 1985-06-04 | Honeywell Inc. | Hall effect circuit with temperature compensation |
| US4687994A (en) * | 1984-07-23 | 1987-08-18 | George D. Wolff | Position sensor for a fuel injection element in an internal combustion engine |
| DE3513148A1 (de) * | 1985-04-12 | 1986-10-23 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Integrierter drehzahlsensor mit magnetfeldabhaengigen sensorwiderstaenden |
| US4833406A (en) * | 1986-04-17 | 1989-05-23 | Household Commercial Financial Services Inc. | Temperature compensated Hall-effect sensor apparatus |
| US4734594A (en) * | 1986-12-31 | 1988-03-29 | Honeywell Inc. | Offset correction for sensor with temperature dependent sensitivity |
| US4760285A (en) * | 1987-03-30 | 1988-07-26 | Honeywell Inc. | Hall effect device with epitaxal layer resistive means for providing temperature independent sensitivity |
-
1989
- 1989-09-19 US US07/409,220 patent/US5068606A/en not_active Expired - Fee Related
-
1990
- 1990-08-20 EP EP90309097A patent/EP0419041A1/en not_active Withdrawn
- 1990-09-18 JP JP2246407A patent/JPH03188376A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015215342A (ja) * | 2014-04-25 | 2015-12-03 | 株式会社デンソー | 回転検出装置及びその製造方法 |
| US10690948B2 (en) | 2015-01-19 | 2020-06-23 | Merck Patent Gmbh | Device for the regulation of light transmission |
| KR200485022Y1 (ko) * | 2017-06-13 | 2017-12-20 | (주)에핏라이트 | 터치 방식을 이용한 자동차용 차폐 필름 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0419041A1 (en) | 1991-03-27 |
| US5068606A (en) | 1991-11-26 |
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