JPH077196A - 磁界センサ及び磁界検知方法 - Google Patents
磁界センサ及び磁界検知方法Info
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- JPH077196A JPH077196A JP5330836A JP33083693A JPH077196A JP H077196 A JPH077196 A JP H077196A JP 5330836 A JP5330836 A JP 5330836A JP 33083693 A JP33083693 A JP 33083693A JP H077196 A JPH077196 A JP H077196A
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
- G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
- G01R33/09—Magnetoresistive devices
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Magnetic Heads (AREA)
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- Recording Or Reproducing By Magnetic Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 極めて長い作用領域をもつ磁気抵抗による磁
気センサにおいて、電圧または電流密度を著しく高くす
ることなく適切な出力の変換信号を得る。 【構成】 磁界センサにおいて、例えばパーマロイなど
の磁気抵抗素子２０を、多数のサブエレメント２０１，
２０２，２０３，２０４，２０５に分割し、それらを並
列に接続する。各サブエレメントに生じる電圧変化を加
算することにより、変換信号を得る。
気センサにおいて、電圧または電流密度を著しく高くす
ることなく適切な出力の変換信号を得る。 【構成】 磁界センサにおいて、例えばパーマロイなど
の磁気抵抗素子２０を、多数のサブエレメント２０１，
２０２，２０３，２０４，２０５に分割し、それらを並
列に接続する。各サブエレメントに生じる電圧変化を加
算することにより、変換信号を得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は磁気抵抗素子（ＭＲ）を
用いた磁気センサの設計に関し、より詳細には、極めて
長い作用領域を持つＭＲセンサに関する。
用いた磁気センサの設計に関し、より詳細には、極めて
長い作用領域を持つＭＲセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気媒体に記録された磁気信号の検出に
磁気抵抗装置を用いることはよく知られている。かかる
装置には一般に、長さ方向（縦方向）に沿って異方性を
もつ強磁性体素子を磁界中に置く方法が用いられる。通
常、電極をＭＲ素子の両端に設け、ＭＲ素子に１×１０
7 Ａ／ｃｍ2 の電流密度を加える。磁気バイアス手段に
より、長軸（縦軸）から垂直方向に磁化角（angle of m
agnetization）θだけ回転させる。この方法でバイアス
を加えたＭＲ素子を磁気媒体その他の磁気発生源によっ
て生じた磁界の近傍に置くと、検知される磁界とＭＲの
バイアス磁界との相互作用によって固定のバイアス角の
周りに磁化角θの偏移が生ずる。この磁化角θの偏移に
よってＭＲ素子の電気的抵抗が変化する。ＭＲ素子に一
定の電圧を加えておくと、適切な電流変化の検出器を用
いることにより検知磁界を変換する手段を構成しうる。
あるいは別の方法として、ＭＲ素子に一定の電流を加え
ておき、適切な電圧変化の検出器を用いて上記と同様の
変換手段を構成することもできる。
磁気抵抗装置を用いることはよく知られている。かかる
装置には一般に、長さ方向（縦方向）に沿って異方性を
もつ強磁性体素子を磁界中に置く方法が用いられる。通
常、電極をＭＲ素子の両端に設け、ＭＲ素子に１×１０
7 Ａ／ｃｍ2 の電流密度を加える。磁気バイアス手段に
より、長軸（縦軸）から垂直方向に磁化角（angle of m
agnetization）θだけ回転させる。この方法でバイアス
を加えたＭＲ素子を磁気媒体その他の磁気発生源によっ
て生じた磁界の近傍に置くと、検知される磁界とＭＲの
バイアス磁界との相互作用によって固定のバイアス角の
周りに磁化角θの偏移が生ずる。この磁化角θの偏移に
よってＭＲ素子の電気的抵抗が変化する。ＭＲ素子に一
定の電圧を加えておくと、適切な電流変化の検出器を用
いることにより検知磁界を変換する手段を構成しうる。
あるいは別の方法として、ＭＲ素子に一定の電流を加え
ておき、適切な電圧変化の検出器を用いて上記と同様の
変換手段を構成することもできる。
【０００３】通常、ＭＲ再生ヘッドにおいては、ＭＲ素
子の作用領域は記録データのトラック幅に対応する。デ
ータ再生という応用分野では、常にデータの記録密度の
向上が求められ、トラック幅が狭くなり、それに応じて
ＭＲ素子の小型化が絶えず求められてきた。このような
状況から、ＭＲ素子の長さを現在の典型的なデータトラ
ック幅をカバーするために要求される長さよりずっと長
くするという問題についてはこれまでほとんど検討され
ていないのが実情である。
子の作用領域は記録データのトラック幅に対応する。デ
ータ再生という応用分野では、常にデータの記録密度の
向上が求められ、トラック幅が狭くなり、それに応じて
ＭＲ素子の小型化が絶えず求められてきた。このような
状況から、ＭＲ素子の長さを現在の典型的なデータトラ
ック幅をカバーするために要求される長さよりずっと長
くするという問題についてはこれまでほとんど検討され
ていないのが実情である。
【０００４】ＭＲ再生ヘッドは一般にデータ変換機能を
伴なっているが、ＭＲセンサの本来の特質は、磁気記録
データの変換とは独立して広範囲の利用に適することで
ある。その本来の特質とは、微小磁界に対し感度のよい
こと、回路構成が比較的単純なこと、製作が容易でかつ
堅牢なこと、などである。磁気データの変換と直接無関
係な機能とは、磁界の検出器（磁力計）、軸の角度検出
用の符号器、貨幣検知装置（currency detector ）、磁
性材料の検知器、およびクレジットカード・リーダなど
である。
伴なっているが、ＭＲセンサの本来の特質は、磁気記録
データの変換とは独立して広範囲の利用に適することで
ある。その本来の特質とは、微小磁界に対し感度のよい
こと、回路構成が比較的単純なこと、製作が容易でかつ
堅牢なこと、などである。磁気データの変換と直接無関
係な機能とは、磁界の検出器（磁力計）、軸の角度検出
用の符号器、貨幣検知装置（currency detector ）、磁
性材料の検知器、およびクレジットカード・リーダなど
である。
【０００５】上記機能には、ＭＲ素子の作用領域が小さ
くなく、むしろ大であることが必要なものがある。特
に、貨幣検知装置の部品に用いるＭＲ素子では、検査す
る貨幣の磁気領域と少なくとも同程度の長さの作用領域
が必要とされる。例えば米国１ドル貨でのトラック幅は
０．４インチ（約１０ｍｍ）以上が必要となる。
くなく、むしろ大であることが必要なものがある。特
に、貨幣検知装置の部品に用いるＭＲ素子では、検査す
る貨幣の磁気領域と少なくとも同程度の長さの作用領域
が必要とされる。例えば米国１ドル貨でのトラック幅は
０．４インチ（約１０ｍｍ）以上が必要となる。
【０００６】上述のＭＲ再生ヘッド装置の設計には各種
の変形がありうる。その１つはＭＲ素子を長さ方向に分
割するものであり、これにより種々の利点が生ずる。例
えば、モウリー（Mowry ）による米国特許第４，８５
１，９４４号によれば、単一のＭＲ素子をバイアスをか
けずにその検知作用領域を独立に分割し、多数のトラッ
クに対応させている。また、ジェファーズ（Jeffers ）
による米国出願第８９２，８７３号では、中央部を連結
した２重のＭＲヘッドの回路によって２次高調歪を除去
している。ジャギリンスキー（Jagielinski ）による米
国出願第７５１，８４２号では、中央部の連結および特
殊な回路により、媒体が誘起する再生誤りを抑止しうる
ようにしている。また、ユー（Ju）による米国特許第
５，０７９，６６３号では、中央部を連結したＭＲヘッ
ドを加算および差分増幅器と組み合わせて、サーボ・ト
ラッキング動作を可能としている。これら各種の変形の
いずれにおいても、ＭＲ素子の作用領域の長さによる物
理的および電気的制約についての開示ないし予見はされ
ていない。唯一、１つのＭＲ素子を２以上のサブエレメ
ントに分割する開示がモウリー特許にあるが、モウリー
特許の構造および機能は、独立する短い作用領域の多重
化を図ったものであって、極めて長い作用領域について
のＭＲ素子の問題の解決をめざしたものではない。
の変形がありうる。その１つはＭＲ素子を長さ方向に分
割するものであり、これにより種々の利点が生ずる。例
えば、モウリー（Mowry ）による米国特許第４，８５
１，９４４号によれば、単一のＭＲ素子をバイアスをか
けずにその検知作用領域を独立に分割し、多数のトラッ
クに対応させている。また、ジェファーズ（Jeffers ）
による米国出願第８９２，８７３号では、中央部を連結
した２重のＭＲヘッドの回路によって２次高調歪を除去
している。ジャギリンスキー（Jagielinski ）による米
国出願第７５１，８４２号では、中央部の連結および特
殊な回路により、媒体が誘起する再生誤りを抑止しうる
ようにしている。また、ユー（Ju）による米国特許第
５，０７９，６６３号では、中央部を連結したＭＲヘッ
ドを加算および差分増幅器と組み合わせて、サーボ・ト
ラッキング動作を可能としている。これら各種の変形の
いずれにおいても、ＭＲ素子の作用領域の長さによる物
理的および電気的制約についての開示ないし予見はされ
ていない。唯一、１つのＭＲ素子を２以上のサブエレメ
ントに分割する開示がモウリー特許にあるが、モウリー
特許の構造および機能は、独立する短い作用領域の多重
化を図ったものであって、極めて長い作用領域について
のＭＲ素子の問題の解決をめざしたものではない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、ＭＲヘ
ッドは一般にＭＲ素子の作用領域上に約１×１０7 Ａ／
ｃｍ2 の電流密度により動作する。この電流密度は、全
体の所要電力の制限と、有用な信号を生成するに十分な
電流密度の確保という要求との実際的な妥協点として得
られた値である。しかし、ＭＲ素子は電気的な抵抗器で
あり、ＭＲ素子の長さが大となると十分な電流密度を維
持することが困難となる。１つの方法はＭＲ素子に高電
圧をかけることであるが、それにはより高価な電源が必
要である。また、変換信号の妨害となる電気的短絡（ア
ークを含む）を生じやすく、ＭＲ装置を破壊する危険が
増し、かかる回路の周辺で働く人間や装置を危険にさら
すこととなる。さらに、高い電流密度によって、素材間
の境界領域（例えば電極と強磁性体の境界）に原子のエ
レクトロマイグレーション（electromigration）が生じ
やすくなり、システムの性能劣化を起こしやすい。逆
に、電圧レベルを通常の制限以内に抑えると、長いＭＲ
素子を流れる電流が小さすぎ、有用な信号を発生できな
い。実際の経験によれば、電圧２５ボルト、電流密度１
×１０7 Ａ／ｃｍ2 で動作する典型的なＭＲ素子（例え
ば厚さ４００オングストローム、高さ２０μ）の有用な
最大長は約１０００μである。通常はこれよりトラック
幅が長く、電圧も高い（上述の問題を伴なう）ことが要
求される。
ッドは一般にＭＲ素子の作用領域上に約１×１０7 Ａ／
ｃｍ2 の電流密度により動作する。この電流密度は、全
体の所要電力の制限と、有用な信号を生成するに十分な
電流密度の確保という要求との実際的な妥協点として得
られた値である。しかし、ＭＲ素子は電気的な抵抗器で
あり、ＭＲ素子の長さが大となると十分な電流密度を維
持することが困難となる。１つの方法はＭＲ素子に高電
圧をかけることであるが、それにはより高価な電源が必
要である。また、変換信号の妨害となる電気的短絡（ア
ークを含む）を生じやすく、ＭＲ装置を破壊する危険が
増し、かかる回路の周辺で働く人間や装置を危険にさら
すこととなる。さらに、高い電流密度によって、素材間
の境界領域（例えば電極と強磁性体の境界）に原子のエ
レクトロマイグレーション（electromigration）が生じ
やすくなり、システムの性能劣化を起こしやすい。逆
に、電圧レベルを通常の制限以内に抑えると、長いＭＲ
素子を流れる電流が小さすぎ、有用な信号を発生できな
い。実際の経験によれば、電圧２５ボルト、電流密度１
×１０7 Ａ／ｃｍ2 で動作する典型的なＭＲ素子（例え
ば厚さ４００オングストローム、高さ２０μ）の有用な
最大長は約１０００μである。通常はこれよりトラック
幅が長く、電圧も高い（上述の問題を伴なう）ことが要
求される。
【０００８】以上より、極めて長い作用領域をもち、し
かも高い電圧を加える必要のないＭＲセンサを設計し、
適切な電圧の変換信号を生成することが求められてい
る。
かも高い電圧を加える必要のないＭＲセンサを設計し、
適切な電圧の変換信号を生成することが求められてい
る。
【０００９】本発明は上記従来の課題に鑑みなされたも
のであり、その目的は、従来の方法で必要とした高い電
圧を加えることなく、単一のＭＲ上に長い作用領域を確
保することができるＭＲセンサ及び磁界検知方法を提供
することにある。
のであり、その目的は、従来の方法で必要とした高い電
圧を加えることなく、単一のＭＲ上に長い作用領域を確
保することができるＭＲセンサ及び磁界検知方法を提供
することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するために、本発明のＭＲセンサは、ＭＲの長さ方向
に電極の列を構成する。共通の電気回路によりサブエレ
メントを並列に接続し、各サブエレメントに一定のバイ
アス電圧を加える。検出磁界が各ＭＲに作用して生ずる
サブエレメント間の個々の電流変化の総和を求め、これ
によって変換信号を得る。本発明によるＭＲの各部分に
必要なバイアス電圧は、ｎ個のサブエレメントの場合、
同じ長さの従来のＭＲセンサに比し１／ｎに減少する。
しかも、この電圧が下がることによって信号の損失が生
じることはない。
成するために、本発明のＭＲセンサは、ＭＲの長さ方向
に電極の列を構成する。共通の電気回路によりサブエレ
メントを並列に接続し、各サブエレメントに一定のバイ
アス電圧を加える。検出磁界が各ＭＲに作用して生ずる
サブエレメント間の個々の電流変化の総和を求め、これ
によって変換信号を得る。本発明によるＭＲの各部分に
必要なバイアス電圧は、ｎ個のサブエレメントの場合、
同じ長さの従来のＭＲセンサに比し１／ｎに減少する。
しかも、この電圧が下がることによって信号の損失が生
じることはない。
【００１１】本発明による利点を詳述すると以下の通り
である。
である。
【００１２】長い作用領域をもつＭＲの電流密度を適度
に保ちつつ、バイアス電圧を１／ｎ（ｎはサブエレメン
トの数）に減らすことができる。これによって、従来Ｍ
Ｒセンサに必要であった高電圧電源を必要とせず、低電
圧即ち低価格の電源を用いることができる。また、電圧
が低くなるとＭＲ内およびＭＲと接続される回路におけ
る短絡やアーク破壊の可能性が減少する。さらに、シス
テムとの接触により生じうる、ＭＲセンサおよび関連回
路による人間あるいは装置への危険を減らすことができ
る。
に保ちつつ、バイアス電圧を１／ｎ（ｎはサブエレメン
トの数）に減らすことができる。これによって、従来Ｍ
Ｒセンサに必要であった高電圧電源を必要とせず、低電
圧即ち低価格の電源を用いることができる。また、電圧
が低くなるとＭＲ内およびＭＲと接続される回路におけ
る短絡やアーク破壊の可能性が減少する。さらに、シス
テムとの接触により生じうる、ＭＲセンサおよび関連回
路による人間あるいは装置への危険を減らすことができ
る。
【００１３】
【実施例】本発明の実施例を図１により説明する。磁気
センサは少なくとも１つのＭＲ素子２０を含み、ＭＲ素
子２０は導電性、透磁性をもち磁気抵抗を有する、例え
ばパーマロイなどの素材により構成する。ＭＲ素子２０
は、例えばＳｉＯ2 またはＡｌ2 Ｏ3 などの適切な絶縁
材からなる基板（図示していない）上に、従来の方法に
よって帯状にマスクして配設する。典型的なＭＲ素子２
０の厚さは４００オングストロームであり、その高さは
２０μである。本発明によるＭＲ素子２０は長さ１０，
０００μのものを組み込んで実験しており、さらに長い
ＭＲ素子２０も容易に使用可能と考えられる。この長さ
は、実用されている従来のＭＲセンサの長さの上限であ
る１０００μをはるかに超える。本発明の説明の簡略化
のため、例として作用領域の長さを１ｃｍとする。ＭＲ
素子２０の長さ方向に一定の間隔で配設した金、銀また
は同様の導電性をもつ金属で作られた電極４１−４６を
経由して、電流がＭＲ素子２０を両方向に流れる。
センサは少なくとも１つのＭＲ素子２０を含み、ＭＲ素
子２０は導電性、透磁性をもち磁気抵抗を有する、例え
ばパーマロイなどの素材により構成する。ＭＲ素子２０
は、例えばＳｉＯ2 またはＡｌ2 Ｏ3 などの適切な絶縁
材からなる基板（図示していない）上に、従来の方法に
よって帯状にマスクして配設する。典型的なＭＲ素子２
０の厚さは４００オングストロームであり、その高さは
２０μである。本発明によるＭＲ素子２０は長さ１０，
０００μのものを組み込んで実験しており、さらに長い
ＭＲ素子２０も容易に使用可能と考えられる。この長さ
は、実用されている従来のＭＲセンサの長さの上限であ
る１０００μをはるかに超える。本発明の説明の簡略化
のため、例として作用領域の長さを１ｃｍとする。ＭＲ
素子２０の長さ方向に一定の間隔で配設した金、銀また
は同様の導電性をもつ金属で作られた電極４１−４６を
経由して、電流がＭＲ素子２０を両方向に流れる。
【００１４】従来のＭＲヘッドにおいては通常、両端に
２つの電極４１および４６のみが配設される。ここで、
ＭＲ素子２０の抵抗率ρが２５μΩ−ｃｍ（通常の測定
値）とすると、電極４１および電極４６間で測定される
抵抗（ＲMR）は次式のようになる。
２つの電極４１および４６のみが配設される。ここで、
ＭＲ素子２０の抵抗率ρが２５μΩ−ｃｍ（通常の測定
値）とすると、電極４１および電極４６間で測定される
抵抗（ＲMR）は次式のようになる。
【００１５】
【数１】 ＭＲ素子２０からの変換信号を最大とするには、５×１
０6 Ａ／ｃｍ2 のバイアス電流密度により、ＭＲ素子２
０を電気的にバイアスするのがよい。しかし、ＭＲ素子
２０の１ｃｍの作用領域にわたってこのような電流密度
を持続するためには、従来のＭＲヘッドに下記のバイア
ス電圧（Ｖbias）を加えることが必要となる。
０6 Ａ／ｃｍ2 のバイアス電流密度により、ＭＲ素子２
０を電気的にバイアスするのがよい。しかし、ＭＲ素子
２０の１ｃｍの作用領域にわたってこのような電流密度
を持続するためには、従来のＭＲヘッドに下記のバイア
ス電圧（Ｖbias）を加えることが必要となる。
【００１６】
【数２】 前述のように、このような高バイアス電圧はより高価な
電源を必要とし、電気的な短絡（破壊的アークを含む）
の可能性が増し、回路周辺の人間や装置に危害や損傷が
及ぶ恐れがある。
電源を必要とし、電気的な短絡（破壊的アークを含む）
の可能性が増し、回路周辺の人間や装置に危害や損傷が
及ぶ恐れがある。
【００１７】本発明においては、上に述べた従来構成と
異なり、従来の両端の電極４１および４６以外に中間の
電極を配設した点に特徴がある。中間の電極数は任意で
あってよい。本実施例では、図１のように４つの中間電
極４４−４５を設け、これによってＭＲ素子２０を５つ
のサブエレメント２０１−２０５に分割したものを示し
ている。好適な実施方法では、図１に示したように、電
流は１つおきの電極（即ち４１，４３，４５）を通じて
ＭＲ素子２０に流入し、またそれ以外の電極（即ち４
２，４４，４６）を通じてＭＲ素子２０から流出する。
このようにしてＭＲ素子２０は電気的に５つのサブエレ
メント２０１−２０５に分割される。ここで上述のよう
に、電流密度は所望の５×１０6 Ａ／ｃｍ2 に維持さ
れ、または電極４１と４６の間の抵抗率ρは２５μΩ−
ｃｍに維持されるとすると、各ＭＲサブエレメント２０
１−２０５の全体の電圧Ｖsub は次のようになる。
異なり、従来の両端の電極４１および４６以外に中間の
電極を配設した点に特徴がある。中間の電極数は任意で
あってよい。本実施例では、図１のように４つの中間電
極４４−４５を設け、これによってＭＲ素子２０を５つ
のサブエレメント２０１−２０５に分割したものを示し
ている。好適な実施方法では、図１に示したように、電
流は１つおきの電極（即ち４１，４３，４５）を通じて
ＭＲ素子２０に流入し、またそれ以外の電極（即ち４
２，４４，４６）を通じてＭＲ素子２０から流出する。
このようにしてＭＲ素子２０は電気的に５つのサブエレ
メント２０１−２０５に分割される。ここで上述のよう
に、電流密度は所望の５×１０6 Ａ／ｃｍ2 に維持さ
れ、または電極４１と４６の間の抵抗率ρは２５μΩ−
ｃｍに維持されるとすると、各ＭＲサブエレメント２０
１−２０５の全体の電圧Ｖsub は次のようになる。
【００１８】
【数３】 このように、本発明の効果は、サブエレメントの長さを
等しいと仮定するとＭＲ素子の作用領域のどの部分にお
いても電圧が１／ｎに低下することである。ここで、ｎ
はＭＲ素子が分割されるサブエレメントの数である。
等しいと仮定するとＭＲ素子の作用領域のどの部分にお
いても電圧が１／ｎに低下することである。ここで、ｎ
はＭＲ素子が分割されるサブエレメントの数である。
【００１９】次に図２，３，４について説明する。図に
は各種の加算回路を示しており、それによってサブエレ
メントＭＲ1 - ＭＲx からの信号の総和から変換信号を
抽出することができる。図２，３，４の各々において、
サブエレメントＭＲ1 - ＭＲx は並列に接続され、一定
のバイアス電圧Ｖsense によってバイアスされている。
各々の例において変換信号Ｖｏが各サブエレメントの電
流の和から求められる。それぞれの場合の変換信号Ｖｏ
は次式の通りとなる。
は各種の加算回路を示しており、それによってサブエレ
メントＭＲ1 - ＭＲx からの信号の総和から変換信号を
抽出することができる。図２，３，４の各々において、
サブエレメントＭＲ1 - ＭＲx は並列に接続され、一定
のバイアス電圧Ｖsense によってバイアスされている。
各々の例において変換信号Ｖｏが各サブエレメントの電
流の和から求められる。それぞれの場合の変換信号Ｖｏ
は次式の通りとなる。
【００２０】
【数４】 ここで、Ｒsub は各サブエレメントＭＲ1 - ＭＲx にお
ける規格化バイアス抵抗（nominal biased resistance
）であり、ΔＲMRは各サブエレメントの検知磁界の信
号に対する磁気抵抗応答に起因する規格化バイアス抵抗
の変化を表わす。また、等式ｘはサブエレメントの表
示、Ｒc は利得設定用抵抗（gain setting resister
）、Ｉo はＭＲ素子２０に流出または流入する電流密
度の量を表わす。
ける規格化バイアス抵抗（nominal biased resistance
）であり、ΔＲMRは各サブエレメントの検知磁界の信
号に対する磁気抵抗応答に起因する規格化バイアス抵抗
の変化を表わす。また、等式ｘはサブエレメントの表
示、Ｒc は利得設定用抵抗（gain setting resister
）、Ｉo はＭＲ素子２０に流出または流入する電流密
度の量を表わす。
【００２１】次に図２に基づき具体的に説明する。１個
のトランジスタによる共通ベースの並列増幅器（parall
eled amplifier）が各サブエレメントＭＲ1 - ＭＲx に
接続される。Ｖsense はトランジスタのベースに一定の
電圧を供給する標準の定電圧源であり、規格化バイアス
電流レベルにおいてエミッタに一定の電圧をもたらす。
Ｖ+ は電源の電圧であり、Ｒc , ＲMRX およびトランジ
スタによる電圧降下に備えて十分大である必要がある。
Ｒc はトランジスタのコレクタに接続される抵抗であ
る。本回路により、ＲMRX における電流変化を、整流用
結合コンデンサの出力側でＶｏに現われる電圧変化に変
換する。この単純な回路はバイアス電流を供給し、信号
利得を得る。微小電流の検知に対しては、実効エミッタ
抵抗により回路全体の利得が低下し、支障を来たす。
のトランジスタによる共通ベースの並列増幅器（parall
eled amplifier）が各サブエレメントＭＲ1 - ＭＲx に
接続される。Ｖsense はトランジスタのベースに一定の
電圧を供給する標準の定電圧源であり、規格化バイアス
電流レベルにおいてエミッタに一定の電圧をもたらす。
Ｖ+ は電源の電圧であり、Ｒc , ＲMRX およびトランジ
スタによる電圧降下に備えて十分大である必要がある。
Ｒc はトランジスタのコレクタに接続される抵抗であ
る。本回路により、ＲMRX における電流変化を、整流用
結合コンデンサの出力側でＶｏに現われる電圧変化に変
換する。この単純な回路はバイアス電流を供給し、信号
利得を得る。微小電流の検知に対しては、実効エミッタ
抵抗により回路全体の利得が低下し、支障を来たす。
【００２２】次に図３について具体的に説明する。図の
ように高利得の演算増幅器を使用し、トランジスタを適
切に動作させるに必要なコレクタ−エミッタ間電圧（Ｖ
ce）を除去し、全検知電流において一定の利得が得られ
るようにしている。図２と同様、Ｖsense はフィードバ
ックを有する標準の電圧源である。演算増幅器の出力電
圧を調整しプラス端子とマイナス端子の入力を同一にす
る。即ち、Ｖsense をプラス端子に加えてＲc に十分な
電流を流し、かつＲMRX との組み合わせによりマイナス
端子においてＶsense が生ずるよう、演算増幅器の出力
電圧を調整する。ＲMRX が変化するとＶｏが変化し、そ
れによってプラス端子がＶsense に維持される。
ように高利得の演算増幅器を使用し、トランジスタを適
切に動作させるに必要なコレクタ−エミッタ間電圧（Ｖ
ce）を除去し、全検知電流において一定の利得が得られ
るようにしている。図２と同様、Ｖsense はフィードバ
ックを有する標準の電圧源である。演算増幅器の出力電
圧を調整しプラス端子とマイナス端子の入力を同一にす
る。即ち、Ｖsense をプラス端子に加えてＲc に十分な
電流を流し、かつＲMRX との組み合わせによりマイナス
端子においてＶsense が生ずるよう、演算増幅器の出力
電圧を調整する。ＲMRX が変化するとＶｏが変化し、そ
れによってプラス端子がＶsense に維持される。
【００２３】図４に示す回路は、図２および図３に示し
た回路より回路電圧を著しく低下させうる利点を有す
る。電流ミラー回路を使用し、Ｃは、電流ミラー回路が
直流および信号の帯域以下の周波数で作用するように信
号周波数を阻止する値を選択する。
た回路より回路電圧を著しく低下させうる利点を有す
る。電流ミラー回路を使用し、Ｃは、電流ミラー回路が
直流および信号の帯域以下の周波数で作用するように信
号周波数を阻止する値を選択する。
【００２４】
【発明の効果】本発明により、長い作用領域をもつＭＲ
の電流密度を適度に保ち、ＭＲに印加するバイアス電圧
を下げることができる。これによって、低電圧即ち低価
格の電源が使用可能となり、ＭＲ内およびＭＲに接続さ
れる回路における短絡やアーク破壊の可能性を減らすこ
とができる。
の電流密度を適度に保ち、ＭＲに印加するバイアス電圧
を下げることができる。これによって、低電圧即ち低価
格の電源が使用可能となり、ＭＲ内およびＭＲに接続さ
れる回路における短絡やアーク破壊の可能性を減らすこ
とができる。
【図１】サブエレメントに細分された磁気抵抗素子と、
サブエレメントを並列に接続する基本の電気的配線を示
す図である。
サブエレメントを並列に接続する基本の電気的配線を示
す図である。
【図２】１つのトランジスタに多数のサブエレメントを
接続した本発明の単一ＭＲ装置の回路図である。
接続した本発明の単一ＭＲ装置の回路図である。
【図３】多数のサブエレメントを演算増幅器と接続した
ＭＲ装置の回路図である。
ＭＲ装置の回路図である。
【図４】多数のサブエレメントを電流ミラーと接続した
ＭＲ装置の回路図である。
ＭＲ装置の回路図である。
２０ ＭＲ（磁気抵抗）素子 ２０１，２０２，２０３，２０４，２０５ サブエレメ
ント ４１，４２，４３，４４，４５，４６ 電極
ント ４１，４２，４３，４４，４５，４６ 電極
Claims (3)
- 【請求項１】 磁界センサであって、 素子の内部を並列に接続した少なくとも２つの電気的サ
ブエレメントに分割した磁気抵抗素子と、 各サブエレメントに一定電圧のバイアス電流を供給する
電流供給手段と、 検知磁界に対応して前記サブエレメントに生じた電気的
変化を検出し、加算する加算手段と、 を有することを特徴とする磁界センサ。 - 【請求項２】 請求項１に記載された磁界センサであっ
て、 前記加算手段は、前記サブエレメントに生じた電流変化
の和を生成する手段であることを特徴とする磁界セン
サ。 - 【請求項３】 磁界を検知する方法であって、 磁気抵抗素子を、並列に接続した少なくとも２つの電気
的サブエレメントに分割し、 各サブエレメントに対し、一定電圧のバイアス電流を供
給し、 検知磁界に応じて前記サブエレメントに生じた電気的変
化を検出し加算することを特徴とする磁界検知方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US99785092A | 1992-12-29 | 1992-12-29 | |
| US997850 | 1992-12-29 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH077196A true JPH077196A (ja) | 1995-01-10 |
Family
ID=25544474
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5330836A Pending JPH077196A (ja) | 1992-12-29 | 1993-12-27 | 磁界センサ及び磁界検知方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5552706A (ja) |
| EP (1) | EP0605336B1 (ja) |
| JP (1) | JPH077196A (ja) |
| DE (1) | DE69331895T2 (ja) |
Cited By (2)
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| WO2011141969A1 (ja) * | 2010-05-14 | 2011-11-17 | 株式会社日立製作所 | 磁界角計測装置およびこれを用いた回転角計測装置 |
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- 1993-12-27 EP EP93420511A patent/EP0605336B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-12-27 DE DE69331895T patent/DE69331895T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1993-12-27 JP JP5330836A patent/JPH077196A/ja active Pending
-
1995
- 1995-04-27 US US08/430,707 patent/US5552706A/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| EP0605336B1 (en) | 2002-05-08 |
| DE69331895D1 (de) | 2002-06-13 |
| US5552706A (en) | 1996-09-03 |
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| DE69331895T2 (de) | 2002-12-19 |
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