JPH0618905U - 磁気センサ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 磁気抵抗素子の出力の中性電圧と抵抗によっ
て発生調整する基準電圧の差を抑制し、使用可能温度範
囲を拡大する。 【構成】 磁気抵抗素子ＭＲ１及びＭＲ２の出力の中性
電圧に相当する基準電圧Ｖｒｅｆを抵抗を用いて発生さ
せ調整する。その際、抵抗のうち少なくとも１個をリニ
ア正温度係数抵抗とする。基準電圧Ｖｒｅｆ発生用の抵
抗のうちＧＮＤ側の抵抗をリニア正温度係数抵抗ＴＲ２
とした場合、中性電圧の温度ドリフトが温度に対して正
方向の場合に、中性電圧に対する基準電圧Ｖｒｅｆの差
を低減できる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は磁気抵抗素子を有する磁気センサ装置に関し、特に使用可能な温度 範囲の拡大に関する。

【０００２】

【従来の技術】

図９には、一従来例に係る磁気センサ装置の回路が示されている。この磁気セ ンサ装置はＩｎＳｂ等の半導体から形成される磁気抵抗素子ＭＲ１及びＭＲ２を 直列に接続した構成を有している。

【０００３】 磁気抵抗素子ＭＲ１及びＭＲ２の直列接続体の両端には入力電圧Ｖｉｎ（例え ば５Ｖ）が印加される。磁気抵抗素子ＭＲ１及びＭＲ２は例えば基板上に平行配 置されており、その表面に沿って磁性体から作られた歯車や磁気パタン（例えば 紙幣等の表面に印刷された磁気インクのパタン）が通過すると、これに伴い、磁 気抵抗素子ＭＲ１及びＭＲ２の電気抵抗値が変化する。すなわち、磁気抵抗素子 ＭＲ１及びＭＲ２は、加わる磁界の変化により抵抗値が変化する素子であり、そ の接続点の電位はこの抵抗値変化に伴い変動する。従って、接続点の電位を出力 電圧Ｖｏｕｔとして取り出すことにより、歯車や磁気パタンの検出・読取りが可 能となる。

【０００４】 また、出力電圧Ｖｏｕｔは正弦波に近い波形の交流電圧であり、磁気抵抗素子 ＭＲ１及びＭＲ２の定常時の抵抗値及び入力電圧Ｖｉｎの値により定まる中性電 圧を中心に変動する。後段の検出回路において磁界の変化を示す交流信号を取り 出すためには、出力電圧Ｖｏｕｔと中性電圧とを比較する等の処理が必要である 。この比較を行うことにより、出力電圧Ｖｏｕｔから直流成分＝中性電圧を除去 できる。

【０００５】 図において抵抗Ｒ１及びＲ２で示される回路は、後段の検出回路に中性電圧に 相当する基準電圧Ｖｒｅｆを供給する回路である。すなわち、抵抗Ｒ１及びＲ２ は、入力電圧Ｖｉｎを磁気抵抗素子ＭＲ１及びＭＲ２とほぼ同じ分圧比で分圧し て基準電圧Ｖｒｅｆを発生させ、比較器等に供給する。そのため、抵抗Ｒ１及び Ｒ２は直列接続されておりかつ磁気抵抗素子ＭＲ１及びＭＲ２の直列接続体に並 列接続されている。

【０００６】 また、抵抗Ｒ３及びＲ４は、抵抗Ｒ１及びＲ２による基準電圧Ｖｒｅｆを調整 するために用いられる。そのため、抵抗Ｒ３及びＲ４は、直列接続されておりか つ抵抗Ｒ１及びＲ２の直列接続体に並列接続されており、さらに抵抗Ｒ１とＲ２ の接続点は抵抗Ｒ３とＲ４の接続点に接続されている。例えば抵抗Ｒ１及びＲ２ の抵抗値は１ｋΩ以下の比較的小さな値であり、抵抗Ｒ３及びＲ４の抵抗値は１ ０ｋΩ程度の比較的大きな値である。抵抗Ｒ３及びＲ４の抵抗値の選択により、 例えば磁気抵抗素子ＭＲ１及びＭＲ２の個々の特性によりばらつく中性電圧に対 応できるよう、基準電圧Ｖｒｅｆを調整できる。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、磁気抵抗素子の抵抗値の温度特性が例えば図１０（Ａ）に示される ような特性であり、−１．０１％／℃程度の負の温度係数を有している。従って 、磁気抵抗素子間の温度係数の微妙な相違により中性電圧は０．５〜１．０ｍＶ ／℃程度ドリフトしてしまう。これに対して、基準電圧の発生・調整用の抵抗の 温度係数は例えば０±１００ｐｐｍ／℃程度であるから、基準電圧の温度ドリフ トは０．０３ｍＶ／℃である。この結果、例えば室温において基準電圧の調整を 行っても温度変化に伴い実際の中性電圧との差が発生拡大してしまう。例えば、 ８０℃程度の温度までしか、信頼性のある測定結果を得ることができない。

【０００８】 本考案は、このような問題点を解決し、中性電圧の温度ドリフトとほぼ同じ特 性の温度ドリフトを基準電圧にも与えることにより、温度ドリフトによる誤差を 低減し信頼性を高めた磁気センサ装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、この考案は、中性電圧の温度ドリフトとほぼ同じ 特性で基準電圧が温度ドリフトするよう、基準電圧発生及び基準電圧調整のため の抵抗のうち少なくとも１個を、温度係数が他と異なる値の抵抗としたことを特 徴とする。

【００１０】

【作用】

磁気抵抗素子に温度係数差がある場合、この温度係数差に起因して中性電圧が 変化する。従来のように基準電圧発生及び基準電圧調整のための抵抗として温度 係数の小さい抵抗を選択した場合には、温度変化によって中性電圧が変化しても 基準電圧は変化せず、従って中性電圧と基準電圧の差が生じてしまう。そこで、 本考案においては、基準電圧発生及び基準電圧調整のための抵抗に、温度係数差 を持たせるようにしている。すなわち、中性電圧が上昇する場合にはこれに伴い 基準電圧が上昇し、中性電圧が下降する場合にはこれに伴い基準電圧が下降する よう、少なくとも１個の抵抗の温度係数を他の抵抗のそれと異なる値とする。例 えば、各抵抗を温度係数ほぼ０の抵抗とし、１個のみをリニア正温度係数抵抗と する。このようにすることにより、基準電圧と実際の中性電圧の差が抑制される 。

【００１１】

【実施例】

以下、本考案の好適な実施例について図面に基づき説明する。なお、図９に示 される従来例と同様の構成には同一の符号を付し説明を省略する。

【００１２】 図１には、本考案の第１の実施例に係る磁気センサ装置の回路構成が示されて いる。この実施例は、従来例における抵抗Ｒ２に代えリニア正温度係数抵抗ＴＲ ２を用いた点を特徴としている。

【００１３】 リニア正温度係数抵抗ＴＲ２はＮｉ抵抗等であり、図１０（Ｂ）に示すように 、温度係数が正でありかつリニアに抵抗値が変化する温度特性を有している。温 度係数は例えば＋１００〜４００±１０〜１００ｐｐｍ／℃程度である。リニア 正温度係数抵抗ＴＲ２は室温で抵抗Ｒ１と等しい抵抗値とし、室温では基準電圧 Ｖｒｅｆ＝２．５Ｖとなるようにする。抵抗Ｒ１，Ｒ３及びＲ４は従来例と同様 の抵抗値及び温度係数に設定する。従って、抵抗Ｒ１とリニア正温度係数抵抗Ｔ Ｒ２の間には温度係数差が生じる。

【００１４】 このような構成とすることにより、本実施例においては、基準電圧Ｖｒｅｆの 温度ドリフトを中性電圧のそれとほぼ同一にすることができる。すなわち、抵抗 Ｒ３及びＲ４によって基準電圧Ｖｒｅｆを中性電圧に初期調整すると共に、初期 調整後は、温度変化に伴うリニア正温度係数抵抗ＴＲ２によって基準電圧Ｖｒｅ ｆが変化するため、広い温度範囲、例えば−２５〜１２０℃に亘って、中性電圧 に対する基準電圧Ｖｒｅｆの誤差を抑制できる。このような基準電圧Ｖｒｅｆド リフトは、リニア正温度係数抵抗ＴＲ２の選択によって実現される。

【００１５】 図２乃至図８には、本考案の第２乃至第８実施例に係る磁気センサ装置の回路 が示されている。これらの実施例は、従来例における抵抗Ｒ１〜Ｒ４のうち少な くとも１個がリニア正温度係数抵抗に置換されている。具体的には、第２実施例 では抵抗Ｒ２及びＲ４に代えリニア正温度係数抵抗ＴＲ２及びＴＲ４が、第３実 施例では抵抗Ｒ１に代えリニア正温度係数抵抗ＴＲ１が、第４実施例では抵抗Ｒ １及びＲ３に代えリニア正温度係数抵抗ＴＲ１及びＴＲ３が、第５実施例では抵 抗Ｒ１及びＲ２に代えリニア正温度係数抵抗ＴＲ１及びＴＲ２が、第６実施例で は抵抗Ｒ１，Ｒ２及びＲ３に代えリニア正温度係数抵抗ＴＲ１，ＴＲ２及びＴＲ ３が、第７実施例では抵抗Ｒ１，Ｒ２及びＲ４に代えリニア正温度係数抵抗ＴＲ １，ＴＲ２及びＴＲ４が、そして第８実施例では抵抗Ｒ１〜Ｒ４に代えリニア正 温度係数抵抗ＴＲ１〜ＴＲ４が、それぞれ用いられている。

【００１６】 これらいずれの実施例においても、第１実施例と同様にして、従来より広い温 度範囲、例えば−２５〜１２０℃に亘って、中性電圧に対する基準電圧Ｖｒｅｆ の誤差を抑制できる。また、上記各実施例は、磁気抵抗素子ＭＲ１及びＭＲ２に おける中性電圧のドリフト方向（温度上昇に対して中性電圧が上昇するか下降す るか）等により、選択採用できる。

【００１７】 例えば第１及び第２実施例は、中性電圧のドリフト方向が正の方向（温度上昇 に対して中性電圧が上昇する方向）の場合に用いることができる。すなわち、温 度上昇に伴ってリニア正温度係数抵抗ＴＲ２（及びＴＲ４）の抵抗値が増大する ため基準電圧Ｖｒｅｆが上昇するから、中性電圧が温度上昇に伴って上昇する場 合に適用すれば、中性電圧に対する基準電圧Ｖｒｅｆの差を抑制補償できる。

【００１８】 また、第３及び第４実施例は、中性電圧のドリフト方向が負の方向の場合に用 いることができる。すなわち、温度上昇に伴ってリニア正温度係数抵抗ＴＲ１（ 及びＴＲ３）の抵抗値が増大するため基準電圧Ｖｒｅｆが下降するから、中性電 圧が温度上昇に伴って下降する場合に適用すれば、中性電圧に対する基準電圧Ｖ ｒｅｆの差を抑制補償できる。

【００１９】 そして、第５乃至第８実施例は、中性電圧のドリフト方向が正の方向であって も負の方向であっても使用できる。すなわち、リニア正温度係数抵抗ＴＲ１及び 抵抗Ｒ３若しくはリニア正温度係数抵抗ＴＲ３の合成抵抗の温度係数が、リニア 正温度係数抵抗ＴＲ２及び抵抗Ｒ４若しくはリニア正温度係数抵抗ＴＲ４の合成 抵抗の温度係数より小さければ、基準電圧Ｖｒｅｆのドリフト方向が正の方向と なり、大きければ、負の方向となる。従って、この場合には、各合成抵抗の温度 係数差の設定が重要である。

【００２０】 なお、リニア正温度係数抵抗に代え、異なる傾向の温度特性を有する抵抗を用 いても良い。その場合でも、磁気抵抗素子ＭＲ１及びＭＲ２の中性電圧のドリフ トに応じて基準電圧Ｖｒｅｆのドリフトが生じるよう、各抵抗間の温度係数差を 設定すれば、中性電圧に対する基準電圧の差を抑制できる。

【００２１】

【考案の効果】 以上説明したように、本考案によれば、基準電圧発生又は調整用の抵抗の温度 係数設定により中性電圧の温度ドリフトが補償抑制されるため、使用可能な温度 範囲が広がり、適用条件や利用範囲、使用環境を大幅に拡大することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１実施例に係る磁気センサ装置の回
路図である。

【図２】本考案の第２実施例に係る磁気センサ装置の回
路図である。

【図３】本考案の第３実施例に係る磁気センサ装置の回
路図である。

【図４】本考案の第４実施例に係る磁気センサ装置の回
路図である。

【図５】本考案の第５実施例に係る磁気センサ装置の回
路図である。

【図６】本考案の第６実施例に係る磁気センサ装置の回
路図である。

【図７】本考案の第７実施例に係る磁気センサ装置の回
路図である。

【図８】本考案の第８実施例に係る磁気センサ装置の回
路図である。

【図９】従来例に係る磁気センサ装置の回路図である。

【図１０】磁気抵抗素子及びリニア正温度係数抵抗の温
度特性図である。

【符号の説明】

ＭＲ１、ＭＲ２ 磁気抵抗素子 Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４ 抵抗 ＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３、ＴＲ４ リニア正温度係数抵
抗

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の磁気抵抗素子が直列接続された検
   知部と、複数の抵抗が直列接続されこの直列接続体が検
   知部に並列接続された基準電圧発生部と、複数の抵抗が
   直列接続されこの直列接続体が基準電圧発生部に並列接
   続されると共に、抵抗の接続点が基準電圧発生部におけ
   る抵抗の接続点に接続された基準電圧調整部と、を備
   え、検知部の両端に入力電圧を印加し磁気抵抗素子に加
   わる磁界の変化を磁気抵抗素子の接続点に現れる電圧と
   して検出すると共に、この電圧の中性電圧に相当する基
   準電圧を基準電圧発生部における抵抗の接続点に現れる
   直流電圧として発生させ、基準電圧の値を基準電圧調整
   部の抵抗により初期調整する磁気センサ装置において、 中性電圧の温度ドリフトとほぼ同じ特性で基準電圧が温
   度ドリフトするよう、基準電圧発生部及び基準電圧調整
   部に含まれる抵抗のうち少なくとも１個を、温度係数が
   他と異なる値の抵抗としたことを特徴とする磁気センサ
   装置。