JPH11202037A - 磁気信号検出装置 - Google Patents
磁気信号検出装置Info
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- JPH11202037A JPH11202037A JP10005623A JP562398A JPH11202037A JP H11202037 A JPH11202037 A JP H11202037A JP 10005623 A JP10005623 A JP 10005623A JP 562398 A JP562398 A JP 562398A JP H11202037 A JPH11202037 A JP H11202037A
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Abstract
移動体通信機器に利用される磁気信号検出装置におい
て、磁気信号検出装置の耐ノイズ特性を向上させ、演算
増幅器の入力オフセット電圧の変動による誤動作を防止
するとともに電源電圧の間欠動作時に安定に動作させ、
磁気信号検出装置が誤動作するという課題を防ぐことを
目的とする。 【解決手段】 磁気抵抗素子19の第1の出力端子15
と第1の演算増幅器21の非反転入力端子との接続点に
第1のコンデンサ27を介して接地することにより、磁
気信号検出装置の耐ノイズ特性を向上させ、演算増幅器
の入力オフセット電圧の変動による誤動作を防止すると
ともに電源電圧の間欠動作時に安定に動作させ、磁気信
号検出装置が誤動作するのを防ぐことができる。
Description
レス電話やページャなどの移動体通信機器に利用される
磁気信号検出装置に関する。
に示す構成となっていた。図8において、11は第1の
磁気抵抗、12は第2の磁気抵抗、13は第3の磁気抵
抗、14は第4の磁気抵抗、15は第1の出力端子、1
6は第2の出力端子、17は電源端子、18は接地端
子、20は演算増幅器、26は信号出力端子であり、磁
界の強さによって変化する第1の磁気抵抗11、第2の
磁気抵抗12、第3の磁気抵抗13、第4の磁気抵抗1
4へ電源端子17から流れる電流の変化により、第1の
出力端子15と第2の出力端子16の直流電圧を直接的
に演算増幅器20に入力し、磁気信号の検出を行ってい
た。
従来技術の構成では、演算増幅器へ外乱ノイズが入力し
た場合、あるいは演算増幅器の入力オフセット電圧が温
度変動した場合、あるいは電源電圧を間欠動作させた場
合、磁気信号検出装置が誤動作するという課題があっ
た。この磁気信号検出装置においては、耐ノイズ特性の
向上、演算増幅器の入力オフセット電圧依存性の削減、
電源電圧の間欠動作時における安定動作が要求されてい
る。
抗素子の出力信号を第1の演算増幅器と第2の演算増幅
器で構成した差動型演算増幅回路の非反転入力端子をコ
ンデンサを介して接地することにより、磁気信号検出装
置の耐ノイズ特性を向上させ、演算増幅器の入力オフセ
ット電圧の変動による誤動作を防止させるとともに電源
電圧の間欠動作時に安定動作を実現させることを目的と
する。
に本発明による磁気信号検出装置は、抵抗ブリッジ回路
を構成する第1の磁気抵抗と第2の磁気抵抗の接続点を
第1の出力端子とするとともに第3の磁気抵抗と第4の
磁気抵抗の接続点を第2の出力端子とし、前記第1の磁
気抵抗と前記第4の磁気抵抗の接続点を電源端子とし、
前記第2の磁気抵抗と前記第3の磁気抵抗の接続点を接
地し、前記第1の出力端子を第1の演算増幅器の非反転
入力端子に接続し、前記第2の出力端子を第2の演算増
幅器の非反転入力端子に接続し、前記第1の演算増幅器
の反転入力端子と前記第1の演算増幅器の出力端子の間
に第1の固定抵抗を接続し、前記第2の演算増幅器の反
転入力端子と前記第2の演算増幅器の出力端子の間に第
2の固定抵抗を接続し、前記第1の演算増幅器の反転入
力端子と前記第2の演算増幅器の反転入力端子の間に第
3の固定抵抗を接続し、前記第1の演算増幅器の出力端
子を第3の演算増幅器の非反転入力端子に接続し、前記
第2の演算増幅器の出力端子を前記第3の演算増幅器の
反転入力端子に接続し、前記第3の演算増幅器の出力を
信号出力端子とし、前記第1の演算増幅器の非反転入力
端子を第1のコンデンサを介して接地することを特徴と
するものである。
性が向上するとともに演算増幅器の入力オフセット電圧
変動による誤動作が防止でき電源電圧の間欠動作時に安
定動作が可能となる。
は、抵抗ブリッジ回路を構成する第1の磁気抵抗と第2
の磁気抵抗の接続点を第1の出力端子とするとともに第
3の磁気抵抗と第4の磁気抵抗の接続点を第2の出力端
子とし、前記第1の磁気抵抗と前記第4の磁気抵抗の接
続点を電源端子とし、前記第2の磁気抵抗と前記第3の
磁気抵抗の接続点を接地し、前記第1の出力端子を第1
の演算増幅器の非反転入力端子に接続し、前記第2の出
力端子を第2の演算増幅器の非反転入力端子に接続し、
前記第1の演算増幅器の反転入力端子と前記第1の演算
増幅器の出力端子の間に第1の固定抵抗を接続し、前記
第2の演算増幅器の反転入力端子と前記第2の演算増幅
器の出力端子の間に第2の固定抵抗を接続し、前記第1
の演算増幅器の反転入力端子と前記第2の演算増幅器の
反転入力端子の間に第3の固定抵抗を接続し、前記第1
の演算増幅器の出力端子を第3の演算増幅器の非反転入
力端子に接続し、前記第2の演算増幅器の出力端子を前
記第3の演算増幅器の反転入力端子に接続し、前記第3
の演算増幅器の出力を信号出力端子とし、前記第1の演
算増幅器の非反転入力端子を第1のコンデンサを介して
接地したものであり、磁気信号検出装置の耐ノイズ特性
が向上させるとともに演算増幅器の入力オフセット電圧
の変動による誤動作を防止し、電源電圧の間欠動作時に
誤動作のない安定動作が実現できるという作用を有す
る。
第3の磁気抵抗を同方向に配置し、第2の磁気抵抗と第
4の磁気抵抗を同方向に配置し、前記第1の磁気抵抗と
前記第3の磁気抵抗の配置方向と前記第2の磁気抵抗と
前記第4の磁気抵抗の配置方向が直角になるように構成
した請求項1記載の磁気信号検出装置としたものであ
り、一定磁界に対し第1の出力端子と第2の出力端子の
間の出力電圧を最大にするという作用を有する。
第3の磁気抵抗は、同一の抵抗値を有し、第2の磁気抵
抗と第4の磁気抵抗は、同一の抵抗値を有し、前記第1
の磁気抵抗と前記第3の磁気抵抗は、前記第2の磁気抵
抗と前記第4の磁気抵抗より小さい抵抗値を有するよう
に構成した請求項1記載の磁気信号検出装置としたもの
であり、無磁界時に磁気信号検出装置がチャタリングす
るのを防止するという作用を有する。
第2の固定抵抗は、同一の抵抗値を有し、第3の固定抵
抗は、前記第1の固定抵抗と前記第2の固定抵抗より小
さい抵抗値を有するように構成した請求項1記載の磁気
信号検出装置としたものであり、第1の演算増幅器と第
2の演算増幅器で構成した差動型演算増幅回路の正利得
により、磁気信号検出装置の耐ノイズ特性を向上させる
という作用を有する。
第2の磁気抵抗と第3の磁気抵抗と第4の磁気抵抗で構
成した抵抗ブリッジを磁気抵抗素子とし、第1の演算増
幅器と第2の演算増幅器と第3の演算増幅器と第1の固
定抵抗と第2の固定抵抗と第3の固定抵抗で構成した回
路ブロックを半導体集積装置とした請求項1記載の磁気
信号検出装置としたものであり、磁気信号検出部分を単
独で任意の場所に実装できるという作用を有する。
導体集積装置との接続を多層基板の内層配線で接続した
請求項5記載の磁気信号検出装置としたものであり、出
力電圧に外乱ノイズが重畳するのを防ぐという作用を有
する。
と第2の演算増幅器と第3の演算増幅器と第1の固定抵
抗と第2の固定抵抗と第3の固定抵抗で構成した半導体
集積装置において、前記第1の演算増幅器の反転入力端
子と前記第2の演算増幅器の反転入力端子との間に接地
端子を設けた請求項1記載の磁気信号検出装置としたも
のであり、第1の演算増幅器の非反転入力端子と第2の
演算増幅器の非反転入力端子の分離特性を向上させ磁気
信号検出装置の誤動作を防ぐという作用を有する。
源端子と半導体集積装置の電源は共通の電源経路から供
給するように構成した請求項1記載の磁気信号検出装置
としたものであり、間欠動作時でも、同一のレギュレー
タから電源を供給できるという作用を有する。
から図7を用いて説明する。 (実施の形態1)図1は、本発明の第1の実施の形態に
よる磁気信号検出装置を示す電気回路図である。第1の
磁気抵抗11と第2の磁気抵抗12と第3の磁気抵抗1
3と第4の磁気抵抗14は、抵抗ブリッジ回路構成の磁
気抵抗素子19としており、第1の磁気抵抗11と第4
の磁気抵抗14の接続点は電源端子17とし、第2の磁
気抵抗12と第3の磁気抵抗13の接続点は接地端子1
8としている。また、第1の磁気抵抗11と第2の磁気
抵抗12の接続点を第1の出力端子15とし、第3の磁
気抵抗13と第4の磁気抵抗14を第2の出力端子16
としている。
り、磁気抵抗素子19に電流が流れ、第1の出力端子1
5には第1の磁気抵抗11に流れる電流の電圧降下分の
直流電圧が発生し、第2の出力端子16には第4の磁気
抵抗14に流れる電流の電圧降下分の直流電圧が発生す
る。なお、磁気抵抗素子19の電源端子17と接地端子
18および第1の出力端子15と第2の出力端子16
は、互いに対向するような配置であればよい。
子15が第1の演算増幅器21の非反転入力端子に接続
されており、第2の出力端子16が第2の演算増幅器2
2の非反転入力端子に接続されている。このように第1
の出力端子15からの直流電圧信号を第1の演算増幅器
21で比較し、第2の出力端子16からの直流電圧信号
を第2の演算増幅器22で比較することにより、差動型
で回路を動作させることが可能となり、周囲の温度環境
の変動により第1の演算増幅器21と第2の演算増幅器
22の内部オフセット電圧が変化しても第1の出力端子
15からの直流電圧信号と第2の出力端子16からの直
流電圧信号が相対的に変化しないようにしている。
幅器21の非反転入力端子と第2の演算増幅器22の非
反転入力端子にコモンモードノイズが入力しても、第1
の演算増幅器21の出力端子及び第2の演算増幅器22
の出力端子の間で互いにコモンモードノイズがキャンセ
ルされ、結果として耐ノイズ特性の向上が図られる。
21の非反転入力端子と第1の演算増幅器21の出力端
子の間に接続しており、第1の演算増幅器21を非反転
直流増幅させている。また、第2の固定抵抗24は、第
2の演算増幅器22の非反転入力端子と第2の演算増幅
器22の出力端子の間に接続しており、第2の演算増幅
器22を非反転直流増幅させている。また、第3の固定
抵抗25は、第1の演算増幅器21の反転入力端子と第
2の演算増幅器22の反転入力端子の間に接続してお
り、第1の演算増幅器21の反転入力端子と第2の演算
増幅器22の反転入力端子の間の直流電位を共通にする
ために設けている。第3の演算増幅器20は、第1の演
算増幅器21の直流電圧出力と第2の演算増幅器22の
直流電圧出力を比較するために設けており第1の磁気抵
抗11と第2の磁気抵抗12と第3の磁気抵抗13と第
4の磁気抵抗14で検出した磁気信号を最終的に判別す
るコンパレータとして動作させている。
1の演算増幅器21の非反転入力端子と接地間に接続し
ている。このように、第1の演算増幅器21の非反転入
力端子の入力インピーダンスを第1のコンデンサ27で
決定される周波数に対して高周波的に低インピーダンス
化することにより、磁気信号検出の誤動作を防止し、電
源端子17を間欠動作(パルス的動作)させても、安定
に動作させることが可能となる。
算増幅器21の非反転入力端子付近と接地間に接続する
ことが望ましく、場合によっては、第2の演算増幅器2
2の非反転入力端子付近と接地間に接続しても構わな
い。また、第1のコンデンサ27を第1の演算増幅器2
1の非反転入力端子付近と接地間および第2の演算増幅
器22の非反転入力端子付近と接地間の両方に接続して
もよいことを加えておく。更に、第1の演算増幅器21
と第2の演算増幅器22と第3の演算増幅器20の電源
を電源端子17と同じタイミングで間欠動作させても問
題ないことを加えておく。
ておく。携帯電話を保持するカーアダプタ側には、磁石
が設けられており、携帯電話側には、磁気抵抗素子19
が設けられる。携帯電話をカーアダプタに装着するかも
しくは近づけると、カーアダプタ側に設けられた磁石に
より携帯電話側の磁気抵抗素子19が反応し、第1の出
力端子15と第2の出力端子16の直流電位が反転す
る。この信号は、第1の演算増幅器21と第2の演算増
幅器22で直流増幅され、最終的に第3の演算増幅器2
0で判別される。この判別された信号により携帯電話の
フック動作を自動的に動作させている。すなわち、携帯
電話をカーアダプタに装着するかもしくは近づけた時に
は、オフフックとなるように制御する。逆に携帯電話を
カーアダプタから着脱するかもしくは遠ざけるとオンフ
ックするように制御すれば、自動フック動作が可能とな
る。
実施の形態を示す磁気信号検出装置の上面配置図であ
る。図2に示すように、第1の磁気抵抗11と第3の磁
気抵抗13は、水平方向に配置し、第2の磁気抵抗12
と第4の磁気抵抗14を垂直方向に配置している。そし
てこの状態において、第1の磁気抵抗11と第2の磁気
抵抗12と第3の磁気抵抗13と第4の磁気抵抗14が
互いに隣りあう磁気抵抗に対し、90度傾いた方向とな
るように配置させている。
子17と接地端子18の方向の磁界に対しては、対角位
置にある第2の磁気抵抗12と第4の磁気抵抗14だけ
が反応するようになり、結果として第2の磁気抵抗12
と第4の磁気抵抗14の抵抗値が変化し、第1の出力端
子15と第2の出力端子16の直流電位が変化して、磁
気信号を検出することが可能となる。
気抵抗12と第3の磁気抵抗13と第4の磁気抵抗14
の抵抗材料は同一成分のもので構成するようにしてお
り、抵抗材料の温度係数を揃えることで磁気信号検出装
置の温度特性を向上させている。
の磁気抵抗12と第3の磁気抵抗13と第4の磁気抵抗
14の4つの磁気抵抗が、同一材料から構成されなけれ
ばならないとは限らないことを加えておく。
抗13は同じ抵抗値としており、第2の磁気抵抗12と
第4の磁気抵抗14は同じ抵抗値とするとともに第1の
磁気抵抗11と第3の磁気抵抗13の抵抗値より大きい
抵抗値となるようにしている。このような関係に構成す
ることにより磁気信号が無い状態における磁気信号検出
装置のチャタリング防止を実現しており、磁気信号検出
装置の安定動作が可能となる。
抗13は、第2の磁気抵抗12と第4の磁気抵抗14と
比較して、大きい抵抗値としても構わない。
抗24は同じ抵抗値としており、第3の固定抵抗25
は、第1の固定抵抗23と第2の固定抵抗24より小さ
い抵抗値としている。この時、第3の固定抵抗25の抵
抗値は、少なくとも、第1の固定抵抗23と第2の固定
抵抗24の抵抗値と比較して、1/5より大きい抵抗値
となるように設定しており、第1の演算増幅器21及び
第2の演算増幅器22の出力が低下しないように配慮し
ている。
施の形態を示す磁気信号検出装置の上面配置図である。
なお、第2の実施の形態と同一の構成の部分について
は、同一番号を付して詳細な説明を省略する。図に示す
ごとく、第1の磁気抵抗11と第2の磁気抵抗12と第
3の磁気抵抗13と第4の磁気抵抗14による抵抗ブリ
ッジ回路を磁気抵抗素子19として構成している。この
ように、構成することにより、磁気抵抗を検出する部分
だけを独立させることができ、任意の場所に、この磁気
抵抗素子19を配置させることが可能となる。
抗14の接続点である電源端子17および第2の磁気抵
抗12と第3の磁気抵抗13の接続点である接地端子1
8および第1の磁気抵抗11と第2の磁気抵抗12の接
続点である第1の出力端子15および第3の磁気抵抗1
3と第4の磁気抵抗14の接続点である第2の出力端子
16は、いずれも磁気抵抗素子19の4つの角に、それ
ぞれの端子を設けており、互いの端子間距離が最大とな
るように構成している。この配置により、端子間の分離
特性が向上でき、隣接する端子間での干渉を低減させて
いる。
施の形態を示す磁気信号検出装置の電気回路図である。
なお、第1の実施の形態と同一の構成の部分について
は、同一番号を付して詳細な説明を省略する。図4に示
すごとく、磁気抵抗素子19は、第1の磁気抵抗11と
第2の磁気抵抗12と第3の磁気抵抗13と第4の磁気
抵抗14による抵抗ブリッジ回路で構成しており、半導
体集積装置29は、第1の演算増幅器21と第2の演算
増幅器22と第3の演算増幅器20と第1の固定抵抗2
3と第2の固定抵抗24と第3の固定抵抗25で構成し
ている。
力信号を処理する部分とに分割することにより、磁気信
号検出部を任意の位置に構成することができ、部品の実
装自由度が向上するとともに、装置全体の実装効率改善
が図られる。
増幅器22は、同一のプロセスで製造した半導体集積装
置が望ましいが、第3の演算増幅器20については、こ
の限りでないことを加えておく。
の電源と半導体集積装置29の電源を共通電源40にす
ることにより、間欠動作時でも、同一のレギュレータか
ら電源を供給することができる。
実施の形態を示す磁気信号検出装置の実装配置図であ
る。磁気抵抗素子19の第1の出力端子15は、第1の
スルーホール31で多層基板の第1の内層パターン51
に接続し、磁気抵抗素子19の第2の出力端子16は、
第2のスルーホール32で多層基板の第2の内層パター
ン52に接続している。多層基板の第1の内層パターン
51は、第3のスルーホール33で第1の演算増幅器2
1の非反転入力端子に接続しており、多層基板の第2の
内層パターン52は、第4のスルーホール34で第2の
演算増幅器22の非反転入力端子に接続している。この
ように構成することにより、第1の出力端子15と第2
の出力端子16からの信号に外部からのノイズの影響を
受けにくくすることが可能となる。
反転入力端子と第2の演算増幅器22の非反転入力端子
の間に第5のスルーホール30を設けており、この端子
を接地させることで第1の演算増幅器21の非反転入力
端子と第2の演算増幅器22の非反転入力端子の間の分
離特性を向上させ、互いの干渉を削減するようにしてい
る。
ッジ回路を構成する第1の磁気抵抗と第2の磁気抵抗の
接続点を第1の出力端子とするとともに第3の磁気抵抗
と第4の磁気抵抗の接続点を第2の出力端子とし、前記
第1の磁気抵抗と前記第4の磁気抵抗の接続点を電源端
子とし、前記第2の磁気抵抗と前記第3の磁気抵抗の接
続点を接地し、前記第1の出力端子を第1の演算増幅器
の非反転入力端子に接続し、前記第2の出力端子を第2
の演算増幅器の非反転入力端子に接続し、前記第1の演
算増幅器の反転入力端子と前記第1の演算増幅器の出力
端子の間に第1の固定抵抗を接続し、前記第2の演算増
幅器の反転入力端子と前記第2の演算増幅器の出力端子
の間に第2の固定抵抗を接続し、前記第1の演算増幅器
の反転入力端子と前記第2の演算増幅器の反転入力端子
の間に第3の固定抵抗を接続し、前記第1の演算増幅器
の出力端子を第3の演算増幅器の非反転入力端子に接続
し、前記第2の演算増幅器の出力端子を前記第3の演算
増幅器の反転入力端子に接続し、前記第3の演算増幅器
の出力を信号出力端子とし、前記第1の演算増幅器の非
反転入力端子を第1のコンデンサを介して接地したもの
であるので磁気信号検出装置の耐ノイズ特性が向上で
き、演算増幅器の入力オフセット電圧の変動による誤動
作を防止できるとともに電源電圧の間欠動作時に安定に
動作させることが可能となり、磁気信号検出装置が誤動
作するという課題を解決することができるという有利な
効果が得られる。
を示す電気回路図
を示す上面配置図
を示す上面配置図
を示す電気回路図
を示す電気回路図
を示す実装配置図
を示す実装配置図
Claims (8)
- 【請求項1】 抵抗ブリッジ回路を構成する第1の磁気
抵抗と第2の磁気抵抗の接続点を第1の出力端子とする
とともに第3の磁気抵抗と第4の磁気抵抗の接続点を第
2の出力端子とし、前記第1の磁気抵抗と前記第4の磁
気抵抗の接続点を電源端子とし、前記第2の磁気抵抗と
前記第3の磁気抵抗の接続点を接地し、前記第1の出力
端子を第1の演算増幅器の非反転入力端子に接続し、前
記第2の出力端子を第2の演算増幅器の非反転入力端子
に接続し、前記第1の演算増幅器の反転入力端子と前記
第1の演算増幅器の出力端子の間に第1の固定抵抗を接
続し、前記第2の演算増幅器の反転入力端子と前記第2
の演算増幅器の出力端子の間に第2の固定抵抗を接続
し、前記第1の演算増幅器の反転入力端子と前記第2の
演算増幅器の反転入力端子の間に第3の固定抵抗を接続
し、前記第1の演算増幅器の出力端子を第3の演算増幅
器の非反転入力端子に接続し、前記第2の演算増幅器の
出力端子を前記第3の演算増幅器の反転入力端子に接続
し、前記第3の演算増幅器の出力を信号出力端子とし、
前記第1の演算増幅器の非反転入力端子を第1のコンデ
ンサを介して接地することを特徴とした磁気信号検出装
置。 - 【請求項2】 第1の磁気抵抗と第3の磁気抵抗を同方
向に配置し、第2の磁気抵抗と第4の磁気抵抗を同方向
に配置し、前記第1の磁気抵抗と前記第3の磁気抵抗の
配置方向と前記第2の磁気抵抗と前記第4の磁気抵抗の
配置方向が直角になるように構成した請求項1記載の磁
気信号検出装置。 - 【請求項3】 第1の磁気抵抗と第3の磁気抵抗は、同
一の抵抗値を有し、第2の磁気抵抗と第4の磁気抵抗
は、同一の抵抗値を有し、前記第1の磁気抵抗と前記第
3の磁気抵抗は、前記第2の磁気抵抗と前記第4の磁気
抵抗より小さい抵抗値を有するように構成した請求項1
記載の磁気信号検出装置。 - 【請求項4】 第1の固定抵抗と第2の固定抵抗は、同
一の抵抗値を有し、第3の固定抵抗は、前記第1の固定
抵抗と前記第2の固定抵抗より小さい抵抗値を有するよ
うに構成した請求項1記載の磁気信号検出装置。 - 【請求項5】 第1の磁気抵抗と第2の磁気抵抗と第3
の磁気抵抗と第4の磁気抵抗で構成した抵抗ブリッジを
磁気抵抗素子とし、第1の演算増幅器と第2の演算増幅
器と第3の演算増幅器と第1の固定抵抗と第2の固定抵
抗と第3の固定抵抗で構成した回路ブロックを半導体集
積装置とした請求項1記載の磁気信号検出装置。 - 【請求項6】 磁気抵抗素子と半導体集積装置との接続
を多層基板の内層配線で接続した請求項5記載の磁気信
号検出装置。 - 【請求項7】 第1の演算増幅器と第2の演算増幅器と
第3の演算増幅器と第1の固定抵抗と第2の固定抵抗と
第3の固定抵抗で構成した半導体集積装置において、前
記第1の演算増幅器の反転入力端子と前記第2の演算増
幅器の反転入力端子との間に接地端子を設けた請求項1
記載の磁気信号検出装置。 - 【請求項8】 磁気抵抗素子の電源端子と半導体集積装
置の電源は共通の電源経路から供給するように構成した
請求項1記載の磁気信号検出装置。
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