JPH04369878A - 磁気抵抗効果素子回路 - Google Patents

磁気抵抗効果素子回路

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JPH04369878A
JPH04369878A JP3146377A JP14637791A JPH04369878A JP H04369878 A JPH04369878 A JP H04369878A JP 3146377 A JP3146377 A JP 3146377A JP 14637791 A JP14637791 A JP 14637791A JP H04369878 A JPH04369878 A JP H04369878A
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Masami Muranaka
村中 雅美
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    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/06Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
    • G01R33/09Magnetoresistive devices

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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気抵抗効果素子(以
下、磁気抵抗効果素子をMR素子と呼ぶ)回路に関し、
特に集積化に適した回路構成に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種のMR素子回路は、図6に
示すように、第1及び第2のMR素子2及び3と、第1
及び第2のトランジスタ6,7で構成されたカレントミ
ラー回路と、第1及び第2のMR素子2及び3と第1及
び第2のトランジスタ6及び7の接続点の電位差を増幅
器8により増幅して出力を得る構成となっていた。第1
及び第2のMR素子2及び3の初期抵抗R0 として、
磁界を検知したときの各MR素子2,3の抵抗変動値を
ΔRとすると、第1のMR素子2が磁界を検知したとき
、電位差ΔV1 、はVCC直流電圧源の電圧値とし、
VBEを第1のトランジスタのベース・エミッタ間電圧
としたとき、
【0003】
【0004】となる。同様に第2のMR素子3が磁界を
検知すると
【0005】
【0006】となり、これらの電位差を入力として増幅
器8で増幅し、出力を得ていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】この従来のMR素子回
路は、第1及び第2のトランジスタのベース・エミッタ
間電圧VBEが製造時にばらついて差ΔVBEがある場
合、各トランジスタに流れる電流の誤差δI は
【00
08】
【0009】であり、ΔVBE=1mVのとき、誤差δ
I は約4%となる。MR素子の磁界による抵抗変化率
は1%程度なので、誤差δI を1%以下になるように
選別しなければならず、歩留りが悪いという問題があっ
た。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、一端が
直流電源の正の端子に接続された第1及び第2の磁気抵
抗効果素子と、この第1の磁気抵抗効果素子の一端がコ
レクタとベースに接続され、一端が直流電源の負端子に
接続された第3の磁気抵抗効果素子の一端がエミッタに
接続された第1のトランジスタと、第2の磁気抵抗効果
素子の一端がコレクタに接続され、第1のトランジスタ
のベースがベースに接続され、一端が直流電源の負端子
に接続された第4の磁気抵抗効果素子の一端がエミッタ
に接続された第2のトランジスタと、第1及び第2の磁
気抵抗効果素子の各一端に第1及び第2の入力が接続さ
れてそれらの差電圧を増幅する増幅回路とを有し、第1
及び第4の磁気抵抗効果素子が同期して磁気を検知し、
第2及び第3の磁気抵抗効果素子が同期して磁気を検知
するように配置されることを特徴とする磁気抵抗効果素
子回路を得る。
【0011】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明する
【0012】図1は本発明の第1の実施例で、図2はM
R素子配置例、図3は動作波形である。第1及び第2の
MR素子2,3並びに第3及び第4のMR素子4,5は
磁気を検知すると抵抗が変化し、第1と第4のMR素子
2,5が同期して抵抗が変化し、第2と第3のMR素子
3,4が同期して抵抗が変化するように配置されている
。第1のMR素子2の一端は第1のNPNトランジスタ
6のコレクタとベースに接続され、第2のMR素子3の
一端は第2のNPNトランジスタ7のコレクタに接続さ
れ、第3のMR素子4の一端は第1のNPNトランジス
タ6のエミッタに接続され、第4のMR素子5の一端は
第2のNPNトランジスタ7のエミッタに接続されてい
る。第1及び第2のNPNトランジスタ4,5のベース
同士は共通に接続されて電流ミラー回路を形成している
。第1及び第4のMR素子2,5、そして第2及び第3
のMR素子3,4はそれぞれ近接して配置され、第1及
び第2のNPNトランジスタ6,7と同一平面上に作成
され、非常に近い特性を持つようになされている。第1
及び第2のMR素子2,3の他端と、第3及び第4のM
R素子4,5の他端に直流電圧源1が接続されている。 第1及び第2のMR素子2,3と第1及び第2のNPN
トランジスタ6,7の各接続点はそれらの電位差を増幅
する差動増幅型式の増幅器8に接続されている。NPN
トランジスタ6と7は電流ミラー回路となっていて、M
R素子4,5の両端電が約0.5Vとし、各抵抗値をR
3 ,R4 とすると、そこに流れる電流I1 ,I2
 は I1 ・R3 ≒I2 ・R4           
…(4)の関係にある。また、直流電圧源1の電圧値を
VCC、NPNトランジスタ6,7のベース・エミッタ
間電圧をVBE、MR素子2,3の抵抗値をR1 ,R
2 とすると、NPNトランジスタ6,7のコレクタ電
圧V1 ,V2 およびMR素子2に流れる電流I1 
はそれぞれV1 =VCC−I1 ・R1      
     …(5)V2 =VCC−I2 ・R2  
         …(6)
【0013】
【0014】となるので、コレクタ電圧V1 とV2 
の電位差ΔVは(4)〜(7)式より、
【0015】
【0016】となる。磁界の変化により、MR素子2,
5の変化量それぞれΔR1 ,ΔR4 とし、δが次式
で表わされるとすると、 δ=ΔR1 /R1 =ΔR4 /R4   …(9)
電位差ΔV1 は初期抵抗R1 =R2 、R3=R4
 とすると
【0017】
【0018】同様に、MR素子3,4が変化したときは
【0019】
【0020】となる。従来回路はΔV1 =(VCC−
VBE)δであるから、振幅は2R1 /(R1 +R
3 )倍となる。R1 :R3 =4:1とすると振幅
は、1.6倍となる。
【0021】次に、NPNトランジスタ6,7のベース
・エミッタ間電圧差をΔVBEとするとMR素子3に流
れるI2 の誤差δI は、MR素子4の両端電圧をV
M とすると δI ≒ΔVBE/VM              
 …(12)となる。従来回路は、δI =1−exp
(ΔVBE/26×10−3)であるから、ベース・エ
ミッタ間電圧の差電位ΔVBE=1mV、MR素子4の
両端電圧VM =0.5Vとすると、MR素子3に流れ
る電流I2 の誤差δI は4%から0.2%に改善さ
れる。コレクタ電圧V1 ,V2 の差電圧ΔVの最大
値ΔV1 ′,V2 ′はMR素子3に流れる電流I2
の誤差δI 分だけずれるので
【0022】
【0023】となる。この結果より、コレクタ電圧V1
 ,V2 の差電圧ΔVの電位差を増幅回路8により増
幅し、出力を得ることができる。
【0024】図4は、NPNトランジスタ6,7のベー
ス電流の影響を軽減させるためにNPNトランジスタ9
のベース・エミッタ間をNPNトランジスタ6のコレク
タ・ベース間に付加えた実施例である。
【0025】図5は、NMOSトランジスタ10,11
を使用して回路を構成した実施例である。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、それぞ
れ異った磁界を検知する2組のMR素子に電流ミラー回
路を付加し、差動増幅によって差電圧を検出、増幅する
ことによって、NPNトランジスタのばらつきによる電
流の誤差を0.2%以下に抑えるとともに、差電圧出力
を約1.6倍に大きくすることができ、ICの歩留りを
向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す回路図
【図2】本
発明の第1の実施例に於けるMR素子の配置例を示す平
面図
【図3】本発明の第1の実施例に於ける動作波形図
【図
4】本発明の第2の実施例を示す回路図
【図5】本発明
の第3の実施例を示す回路図
【図6】従来のMR素子回
路を示す回路図
【符号の説明】
1    直流電圧源 2,3,4,5    MR素子 6,7,9    NPNトランジスタ10,11  
  NMOSトランジスタ8    増幅器

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  一端が直流電源の正の端子に接続され
    た第1及び第2の磁気抵抗効果素子と、前記第1の磁気
    抵抗効果素子の一端がコレクタとベースに接続され、一
    端が前記直流電源の負端子に接続された第3の磁気抵抗
    効果素子の一端がエミッタに接続された第1のトランジ
    スタと、前記第2の磁気抵抗効果素子の一端がコレクタ
    に接続され、前記第1のトランジスタのベースがベース
    に接続され、一端が前記直流電源の負端子に接続された
    第4の磁気抵抗効果素子の一端がエミッタに接続された
    第2のトランジスタと、前記第1及び第2の磁気抵抗効
    果素子の各前記一端に第1及び第2の入力が接続されて
    それらの差電圧を増幅する増幅回路とを有することを特
    徴とする磁気抵抗効果素子回路。
  2. 【請求項2】  前記第1及び第4の磁気抵抗効果素子
    が同期して磁気を検知し、前記第2及び第3の磁気抵抗
    効果素子が同期して磁気を検知するように配置されてい
    ることを特徴とする請求項1記載の磁気抵抗効果素子回
    路。
  3. 【請求項3】  前記第1のトランジスタのコレクタと
    ベースの間に、該第1のトランジスタのコレクタにベー
    スが接続され、該第1のトランジスタのベースにエミッ
    タが接続された第3のトランジスタを有していることを
    特徴とする請求項2記載の集積化磁気抵抗効果素子回路
  4. 【請求項4】  前記第1及び第2のトランジスタがそ
    れぞれ電界効果トランジスタで構成されることを特徴と
    する請求項2記載の集積化磁気抵抗効果素子回路。
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