JPH11287668A - 増幅回路及びそれを用いた位置検出装置 - Google Patents
増幅回路及びそれを用いた位置検出装置Info
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- JPH11287668A JPH11287668A JP10337245A JP33724598A JPH11287668A JP H11287668 A JPH11287668 A JP H11287668A JP 10337245 A JP10337245 A JP 10337245A JP 33724598 A JP33724598 A JP 33724598A JP H11287668 A JPH11287668 A JP H11287668A
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- Amplifiers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】温度が変化しても出力をほぼ一定に維持するこ
とができる増幅回路及びそれを用いた位置検出装置を提
供する。 【解決手段】磁気抵抗素子４，５はシャフト１と連動し
て回転するギヤ２による磁界の変化を検出する。増幅回
路６はオペアンプ７における入力端子にゲイン決定用入
力抵抗８が配置されるとともに、オペアンプ７の出力端
子から入力端子への帰還経路にゲイン決定用帰還抵抗９
が配置され、温度特性を有する磁気抵抗素子４，５の出
力信号を入力して増幅して出力する。ゲイン決定用入力
抵抗８およびゲイン決定用帰還抵抗９はＰウエル領域と
Ｐ+領域とにより構成され、温度特性を有し、かつ、ゲ
イン決定用入力抵抗８およびゲイン決定用帰還抵抗９に
て規定されるゲインの温度特性が磁気抵抗素子４，５の
温度特性を相殺する。
とができる増幅回路及びそれを用いた位置検出装置を提
供する。 【解決手段】磁気抵抗素子４，５はシャフト１と連動し
て回転するギヤ２による磁界の変化を検出する。増幅回
路６はオペアンプ７における入力端子にゲイン決定用入
力抵抗８が配置されるとともに、オペアンプ７の出力端
子から入力端子への帰還経路にゲイン決定用帰還抵抗９
が配置され、温度特性を有する磁気抵抗素子４，５の出
力信号を入力して増幅して出力する。ゲイン決定用入力
抵抗８およびゲイン決定用帰還抵抗９はＰウエル領域と
Ｐ+領域とにより構成され、温度特性を有し、かつ、ゲ
イン決定用入力抵抗８およびゲイン決定用帰還抵抗９に
て規定されるゲインの温度特性が磁気抵抗素子４，５の
温度特性を相殺する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、素子からの信号
を増幅する増幅回路に関し、例えば、磁気抵抗素子やホ
ール素子等の磁気検出素子を用い、同素子からの微小信
号を取り扱う波形処理回路を具備した磁気回転検出装置
に適用すると好適なものである。
を増幅する増幅回路に関し、例えば、磁気抵抗素子やホ
ール素子等の磁気検出素子を用い、同素子からの微小信
号を取り扱う波形処理回路を具備した磁気回転検出装置
に適用すると好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、自動車エンジン用回転数（回転
角）センサとして、磁気抵抗素子（ＭＲＥ）を用いたも
のがある。これは、回転軸に固定したギヤに対向して磁
気抵抗素子を配置し、ギヤの回転に伴う磁界の向きの変
化を電気信号に変換して取り出すものである。また、後
段の波形処理回路において、ギヤの歯に合わせたｓｉｎ
波または方形波またはｓｉｎ3θ状の微小信号を一定倍
増幅し、しきい値と比較することにより、ギヤの回転角
に見合った２値化信号（パルス）が得られる。
角）センサとして、磁気抵抗素子（ＭＲＥ）を用いたも
のがある。これは、回転軸に固定したギヤに対向して磁
気抵抗素子を配置し、ギヤの回転に伴う磁界の向きの変
化を電気信号に変換して取り出すものである。また、後
段の波形処理回路において、ギヤの歯に合わせたｓｉｎ
波または方形波またはｓｉｎ3θ状の微小信号を一定倍
増幅し、しきい値と比較することにより、ギヤの回転角
に見合った２値化信号（パルス）が得られる。
【０００３】また、この種の磁気回転検出装置におい
て、特開平２−３８９２０号公報や特開平５−７１９８
０号公報等に開示されているように、磁気抵抗素子は温
度が変化した場合に出力値が変化してしまうので、温度
補償機能を持たせるようにしている。より具体的には、
増幅回路を構成するオペアンプにおけるゲイン決定用抵
抗として温度特性を有する抵抗を用いるものである。
て、特開平２−３８９２０号公報や特開平５−７１９８
０号公報等に開示されているように、磁気抵抗素子は温
度が変化した場合に出力値が変化してしまうので、温度
補償機能を持たせるようにしている。より具体的には、
増幅回路を構成するオペアンプにおけるゲイン決定用抵
抗として温度特性を有する抵抗を用いるものである。
【０００４】ところが、この手法を用いることにより、
ある程度温度補償されるが十分でなく、温度補償をより
完全な形で行う技術の開発が望まれている。つまり、磁
気抵抗素子の出力信号が温度特性（高温時に減少）を持
っているために、一定倍増幅された信号は、高温時に信
号振幅が減少してしまう。このため、Ｓ／Ｎ比が低下し
てセンサ出力パルスの角度精度が悪化してしまう。即
ち、温度が上昇すると、Ｓ／Ｎ比におけるＮ成分である
回路誤差が一定であるが、Ｓ／Ｎ比におけるＳ成分であ
る磁気抵抗素子の出力信号が低下するので、Ｓ／Ｎ比が
低下し精度悪化を招く。
ある程度温度補償されるが十分でなく、温度補償をより
完全な形で行う技術の開発が望まれている。つまり、磁
気抵抗素子の出力信号が温度特性（高温時に減少）を持
っているために、一定倍増幅された信号は、高温時に信
号振幅が減少してしまう。このため、Ｓ／Ｎ比が低下し
てセンサ出力パルスの角度精度が悪化してしまう。即
ち、温度が上昇すると、Ｓ／Ｎ比におけるＮ成分である
回路誤差が一定であるが、Ｓ／Ｎ比におけるＳ成分であ
る磁気抵抗素子の出力信号が低下するので、Ｓ／Ｎ比が
低下し精度悪化を招く。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明の目
的は、温度が変化しても出力をほぼ一定に維持すること
ができる増幅回路及びそれを用いた位置検出装置を提供
することにある。
的は、温度が変化しても出力をほぼ一定に維持すること
ができる増幅回路及びそれを用いた位置検出装置を提供
することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の増幅回
路は、ゲイン決定用入力抵抗およびゲイン決定用帰還抵
抗は温度特性を有し、かつ、ゲイン決定用入力抵抗およ
びゲイン決定用帰還抵抗にて規定されるゲインの温度特
性が素子の温度特性を相殺するものとしたことを特徴と
している。
路は、ゲイン決定用入力抵抗およびゲイン決定用帰還抵
抗は温度特性を有し、かつ、ゲイン決定用入力抵抗およ
びゲイン決定用帰還抵抗にて規定されるゲインの温度特
性が素子の温度特性を相殺するものとしたことを特徴と
している。
【０００７】よって、ゲイン決定用入力抵抗およびゲイ
ン決定用帰還抵抗にて規定されるゲインの温度特性が素
子の温度特性を相殺するので、増幅後の信号は温度が変
化してもほぼ一定に維持することができる。
ン決定用帰還抵抗にて規定されるゲインの温度特性が素
子の温度特性を相殺するので、増幅後の信号は温度が変
化してもほぼ一定に維持することができる。
【０００８】ここで、請求項２に記載のように、前記素
子を、ロータの回転に伴う磁界の変化を電気信号に変換
して取り出すための磁気検出素子とすると、磁気回転検
出装置として好ましいものとなる。
子を、ロータの回転に伴う磁界の変化を電気信号に変換
して取り出すための磁気検出素子とすると、磁気回転検
出装置として好ましいものとなる。
【０００９】また、請求項３に記載のように、ゲイン決
定用入力抵抗とゲイン決定用帰還抵抗の温度特性が異な
るものとしたり、請求項４に記載のように、ゲイン決定
用入力抵抗とゲイン決定用帰還抵抗の温度特性が共に正
であるものを使用すると、好ましいものとなる。
定用入力抵抗とゲイン決定用帰還抵抗の温度特性が異な
るものとしたり、請求項４に記載のように、ゲイン決定
用入力抵抗とゲイン決定用帰還抵抗の温度特性が共に正
であるものを使用すると、好ましいものとなる。
【００１０】さらに、請求項５に記載のように、ゲイン
決定用入力抵抗とゲイン決定用帰還抵抗は不純物拡散抵
抗、より具体的には、請求項６のようにオペアンプをＭ
ＯＳ工程素子にて構成した場合におけるＰウエル領域と
Ｐ+領域により構成すると、好ましいものとなる。
決定用入力抵抗とゲイン決定用帰還抵抗は不純物拡散抵
抗、より具体的には、請求項６のようにオペアンプをＭ
ＯＳ工程素子にて構成した場合におけるＰウエル領域と
Ｐ+領域により構成すると、好ましいものとなる。
【００１１】また、請求項７に記載のように、前記ゲイ
ン決定用入力抵抗とゲイン決定用帰還抵抗とを、半導体
基板内において隣り合う素子とすると、好ましいものに
なる。
ン決定用入力抵抗とゲイン決定用帰還抵抗とを、半導体
基板内において隣り合う素子とすると、好ましいものに
なる。
【００１２】また、請求項８，９，１０に記載の位置検
出装置においては、バイアス磁界の振れ角が小さくなり
出力信号が小さくなろうとするが、磁気抵抗素子の温度
特性とは反対の温度特性を有する抵抗部材によって増幅
することにより、増幅回路からの増幅後の信号レベルの
低下を防ぐことができ、次の２値化処理においても２値
化信号のエッジのシフトを抑制することができ、高精度
な２値化出力が得られる。
出装置においては、バイアス磁界の振れ角が小さくなり
出力信号が小さくなろうとするが、磁気抵抗素子の温度
特性とは反対の温度特性を有する抵抗部材によって増幅
することにより、増幅回路からの増幅後の信号レベルの
低下を防ぐことができ、次の２値化処理においても２値
化信号のエッジのシフトを抑制することができ、高精度
な２値化出力が得られる。
【００１３】
【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）以下、この
発明を具体化した第１の実施の形態を図面に従って説明
する。
発明を具体化した第１の実施の形態を図面に従って説明
する。
【００１４】本実施の形態においては、磁気回転センサ
およびそのセンサ信号の波形処理回路を具備した磁気回
転検出装置に具体化している。より詳しくは、磁気回転
検出装置はエンジンの回転位置検出のための装置であ
る。図１には、磁気回転検出装置の回路図を示す。
およびそのセンサ信号の波形処理回路を具備した磁気回
転検出装置に具体化している。より詳しくは、磁気回転
検出装置はエンジンの回転位置検出のための装置であ
る。図１には、磁気回転検出装置の回路図を示す。
【００１５】図１に示すように、シャフト１はエンジン
の駆動（回転）に伴い１／２の回転速度で回転する。シ
ャフト１にはギヤ２が固定され、ギヤ２は磁性材料より
なり、外周面に多数の歯２ａが形成されている。磁気回
転センサ（回転角センサ）３はギヤ２に対向配置された
一対の磁気抵抗素子（以下、ＭＲＥという）４，５を有
している。磁気検出素子としてのＭＲＥ４，５は、５ボ
ルトの電源ＶDDに対し直列に接続され、可変分圧回路
（ブリッジ）を構成している。そして、ＭＲＥ４，５
は、ロータであるギヤ２の回転に伴う磁界方向の変化に
応じて抵抗値が変化する。これにより、ＭＲＥ４，５の
中点（ブリッジの中点）αにおいてギヤ２の回転に伴う
磁界方向の変化が電気信号に変換されて取り出される。
の駆動（回転）に伴い１／２の回転速度で回転する。シ
ャフト１にはギヤ２が固定され、ギヤ２は磁性材料より
なり、外周面に多数の歯２ａが形成されている。磁気回
転センサ（回転角センサ）３はギヤ２に対向配置された
一対の磁気抵抗素子（以下、ＭＲＥという）４，５を有
している。磁気検出素子としてのＭＲＥ４，５は、５ボ
ルトの電源ＶDDに対し直列に接続され、可変分圧回路
（ブリッジ）を構成している。そして、ＭＲＥ４，５
は、ロータであるギヤ２の回転に伴う磁界方向の変化に
応じて抵抗値が変化する。これにより、ＭＲＥ４，５の
中点（ブリッジの中点）αにおいてギヤ２の回転に伴う
磁界方向の変化が電気信号に変換されて取り出される。
【００１６】図１のＭＲＥ４，５の中点αには、反転増
幅回路６が接続されている。反転増幅回路６はオペアン
プ７とゲイン決定用入力抵抗８とゲイン決定用帰還抵抗
９と定電圧回路１０とからなる。つまり、ＭＲＥ４，５
の中点αはゲイン決定用入力抵抗８を介してオペアンプ
７の反転入力端子に接続され、オペアンプ７の非反転入
力端子には定電圧回路１０が接続されている。さらに、
オペアンプ７の出力端子はゲイン決定用帰還抵抗９を介
して負帰還がかけられている。つまり、オペアンプ７の
出力端子から反転入力端子への帰還経路にゲイン決定用
帰還抵抗９が配置されている。なお、図１中の符号１８
は、ＭＲＥ４，５の中点αからの出力をインピーダンス
変換するバッファ回路である。
幅回路６が接続されている。反転増幅回路６はオペアン
プ７とゲイン決定用入力抵抗８とゲイン決定用帰還抵抗
９と定電圧回路１０とからなる。つまり、ＭＲＥ４，５
の中点αはゲイン決定用入力抵抗８を介してオペアンプ
７の反転入力端子に接続され、オペアンプ７の非反転入
力端子には定電圧回路１０が接続されている。さらに、
オペアンプ７の出力端子はゲイン決定用帰還抵抗９を介
して負帰還がかけられている。つまり、オペアンプ７の
出力端子から反転入力端子への帰還経路にゲイン決定用
帰還抵抗９が配置されている。なお、図１中の符号１８
は、ＭＲＥ４，５の中点αからの出力をインピーダンス
変換するバッファ回路である。
【００１７】この増幅回路６においてＭＲＥ４，５の中
点αでの電圧変化（センサ信号）が増幅される。増幅回
路６の信号増幅率（ゲイン）は、ゲイン決定用入力抵抗
８の抵抗値Ｒ１とゲイン決定用帰還抵抗９の抵抗値Ｒ２
とにより、−Ｒ２／Ｒ１にて規定される。
点αでの電圧変化（センサ信号）が増幅される。増幅回
路６の信号増幅率（ゲイン）は、ゲイン決定用入力抵抗
８の抵抗値Ｒ１とゲイン決定用帰還抵抗９の抵抗値Ｒ２
とにより、−Ｒ２／Ｒ１にて規定される。
【００１８】オペアンプ７の出力端子は２値化回路１１
に接続されている。本実施形態においては２値化回路１
１として、図２に示すようにコンパレータ１２を用い、
コンパレータ１２の一方の入力端子に前述のセンサ信号
が入力されるとともに他方の入力端子には定電圧回路１
７が接続されている。よって、２値化回路１１において
交流波形の信号としきい値レベル（所定電位）とが比較
され、大小関係にて２値化された信号（パルス信号）に
変換される。
に接続されている。本実施形態においては２値化回路１
１として、図２に示すようにコンパレータ１２を用い、
コンパレータ１２の一方の入力端子に前述のセンサ信号
が入力されるとともに他方の入力端子には定電圧回路１
７が接続されている。よって、２値化回路１１において
交流波形の信号としきい値レベル（所定電位）とが比較
され、大小関係にて２値化された信号（パルス信号）に
変換される。
【００１９】ここで、図１におけるＭＲＥ４，５とオペ
アンプ７とゲイン決定用入力抵抗８とゲイン決定用帰還
抵抗９とはチップ１００に形成され、ワンチップ化され
ている。図３には、このワンチップ化されたチップの断
面図を示す。
アンプ７とゲイン決定用入力抵抗８とゲイン決定用帰還
抵抗９とはチップ１００に形成され、ワンチップ化され
ている。図３には、このワンチップ化されたチップの断
面図を示す。
【００２０】図３において、シリコンチップにはＭＲＥ
形成領域１３とオペアンプ形成領域１４とＰウエル抵抗
形成領域１５とＰ+抵抗形成領域１６を有する。つま
り、ＭＲＥ形成領域１３において図１のＭＲＥ４，５が
形成され、オペアンプ形成領域１４において図１のオペ
アンプ７が形成され、Ｐウエル抵抗形成領域１５に図１
のゲイン決定用帰還抵抗９が形成され、Ｐ+抵抗形成領
域１６に図１のゲイン決定用入力抵抗８が形成されてい
る。
形成領域１３とオペアンプ形成領域１４とＰウエル抵抗
形成領域１５とＰ+抵抗形成領域１６を有する。つま
り、ＭＲＥ形成領域１３において図１のＭＲＥ４，５が
形成され、オペアンプ形成領域１４において図１のオペ
アンプ７が形成され、Ｐウエル抵抗形成領域１５に図１
のゲイン決定用帰還抵抗９が形成され、Ｐ+抵抗形成領
域１６に図１のゲイン決定用入力抵抗８が形成されてい
る。
【００２１】以下、図３を詳細に説明する。ＭＲＥ形成
領域１３において、Ｎ型シリコン基板２０の上にはＬＯ
ＣＯＳ酸化膜２１が形成され、ＬＯＣＯＳ酸化膜２１の
上にＭＲＥとしてのＮｉ−Ｃｏ合金薄膜２２が形成され
ている。Ｎｉ−Ｃｏ合金薄膜２２の上にはシリコン酸化
膜２３が形成され、Ｎｉ−Ｃｏ合金薄膜２２はコンタク
トホール２４ａ，２４ｂにてアルミ配線材２５ａ，２５
ｂと接続されている。
領域１３において、Ｎ型シリコン基板２０の上にはＬＯ
ＣＯＳ酸化膜２１が形成され、ＬＯＣＯＳ酸化膜２１の
上にＭＲＥとしてのＮｉ−Ｃｏ合金薄膜２２が形成され
ている。Ｎｉ−Ｃｏ合金薄膜２２の上にはシリコン酸化
膜２３が形成され、Ｎｉ−Ｃｏ合金薄膜２２はコンタク
トホール２４ａ，２４ｂにてアルミ配線材２５ａ，２５
ｂと接続されている。
【００２２】また、オペアンプ形成領域１４において、
Ｎ型シリコン基板２０の表層部にはＰウエル領域２６が
形成され、Ｐウエル領域２６の上部にはＬＯＣＯＳ酸化
膜２１が無く薄いゲートシリコン酸化膜２８が形成され
ている。このゲートシリコン酸化膜２８の上にはポリシ
リコンゲート電極３１が配置されている。ポリシリコン
ゲート電極３１の両側でのＰウエル領域２６の表層部に
はＮ型ソース領域２９とＮ型ドレイン領域３０が形成さ
れている。ソース領域２９とドレイン領域３０はコンタ
クトホール３２ａ，３２ｂにてアルミ配線材３３，３４
と接続されている。このようにしてＮチャネルＭＯＳト
ランジスタＴｒ１が構成され、このＮチャネルＭＯＳト
ランジスタＴｒ１および図示しない抵抗等により図１の
オペアンプ７が構成されている。つまり、オペアンプ７
はＭＯＳ工程素子にて構成され、図１の増幅回路６はＭ
ＯＳ演算増幅器となっている。
Ｎ型シリコン基板２０の表層部にはＰウエル領域２６が
形成され、Ｐウエル領域２６の上部にはＬＯＣＯＳ酸化
膜２１が無く薄いゲートシリコン酸化膜２８が形成され
ている。このゲートシリコン酸化膜２８の上にはポリシ
リコンゲート電極３１が配置されている。ポリシリコン
ゲート電極３１の両側でのＰウエル領域２６の表層部に
はＮ型ソース領域２９とＮ型ドレイン領域３０が形成さ
れている。ソース領域２９とドレイン領域３０はコンタ
クトホール３２ａ，３２ｂにてアルミ配線材３３，３４
と接続されている。このようにしてＮチャネルＭＯＳト
ランジスタＴｒ１が構成され、このＮチャネルＭＯＳト
ランジスタＴｒ１および図示しない抵抗等により図１の
オペアンプ７が構成されている。つまり、オペアンプ７
はＭＯＳ工程素子にて構成され、図１の増幅回路６はＭ
ＯＳ演算増幅器となっている。
【００２３】さらに、図３のＰウエル抵抗形成領域１５
において、Ｎ型シリコン基板２０の表層部にはＰウエル
領域３５が形成され、Ｐウエル領域３５の上部にはＬＯ
ＣＯＳ酸化膜２１が無くシリコン酸化膜３７が形成され
ている。Ｐウエル領域３５はコンタクトホール３８ａ，
３８ｂにてアルミ配線材３９，４０と接続されている。
アルミ配線材３９と４０との間におけるＰウエル領域３
５が抵抗成分となる。このようにして図１のゲイン決定
用帰還抵抗９がＰウエル領域３５よりなる抵抗として形
成されている。
において、Ｎ型シリコン基板２０の表層部にはＰウエル
領域３５が形成され、Ｐウエル領域３５の上部にはＬＯ
ＣＯＳ酸化膜２１が無くシリコン酸化膜３７が形成され
ている。Ｐウエル領域３５はコンタクトホール３８ａ，
３８ｂにてアルミ配線材３９，４０と接続されている。
アルミ配線材３９と４０との間におけるＰウエル領域３
５が抵抗成分となる。このようにして図１のゲイン決定
用帰還抵抗９がＰウエル領域３５よりなる抵抗として形
成されている。
【００２４】図３のＰ+抵抗形成領域１６において、Ｎ
型シリコン基板２０の表層部にはＰ+領域４１が形成さ
れ、Ｐ+領域４１の上部にはＬＯＣＯＳ酸化膜２１が無
くシリコン酸化膜４２が形成されている。Ｐ+領域４１
はコンタクトホール４３ａ，４３ｂにてアルミ配線材４
４，４５と接続されている。アルミ配線材４４と４５と
の間におけるＰ+領域４１が抵抗成分となる。このよう
にして図１のゲイン決定用入力抵抗８がＰ+領域４１よ
りなる抵抗として形成されている。
型シリコン基板２０の表層部にはＰ+領域４１が形成さ
れ、Ｐ+領域４１の上部にはＬＯＣＯＳ酸化膜２１が無
くシリコン酸化膜４２が形成されている。Ｐ+領域４１
はコンタクトホール４３ａ，４３ｂにてアルミ配線材４
４，４５と接続されている。アルミ配線材４４と４５と
の間におけるＰ+領域４１が抵抗成分となる。このよう
にして図１のゲイン決定用入力抵抗８がＰ+領域４１よ
りなる抵抗として形成されている。
【００２５】このようにオペアンプ７、ゲイン決定用帰
還抵抗９、ゲイン決定用入力抵抗８は、ＭＯＳ工程の素
子より構成されている。このように帰還抵抗９と入力抵
抗８をＭＯＳトランジスタのＰウエル領域とＰ+領域に
より形成しているため、形成工程が複雑化することはな
い。また、帰還抵抗９と入力抵抗８とが半導体基板２０
内に形成され、かつ、隣り合う位置に形成されているた
め、基板を伝搬するノイズが２つの抵抗の関係によりキ
ャンセルされる。また、２つの抵抗の素子間の温度差が
ないため設計どおりの特性が得られる。
還抵抗９、ゲイン決定用入力抵抗８は、ＭＯＳ工程の素
子より構成されている。このように帰還抵抗９と入力抵
抗８をＭＯＳトランジスタのＰウエル領域とＰ+領域に
より形成しているため、形成工程が複雑化することはな
い。また、帰還抵抗９と入力抵抗８とが半導体基板２０
内に形成され、かつ、隣り合う位置に形成されているた
め、基板を伝搬するノイズが２つの抵抗の関係によりキ
ャンセルされる。また、２つの抵抗の素子間の温度差が
ないため設計どおりの特性が得られる。
【００２６】なお、ＬＯＣＯＳ酸化膜２１の下のＮ-層
はチャネルストッパである。また、このＮ-層はなくて
もよい。次に、このように構成した磁気回転検出装置の
作用について説明する。
はチャネルストッパである。また、このＮ-層はなくて
もよい。次に、このように構成した磁気回転検出装置の
作用について説明する。
【００２７】エンジンの駆動に伴い図１のギヤ２が回転
する。すると、ＭＲＥ４，５は、ギヤ２の回転に伴う磁
界方向の変化に応じて抵抗値を変化させる。これによ
り、ＭＲＥ４，５の中点αの電圧が図４に示すように変
化し、交流波形を有する回転角センサ信号として出力さ
れる。
する。すると、ＭＲＥ４，５は、ギヤ２の回転に伴う磁
界方向の変化に応じて抵抗値を変化させる。これによ
り、ＭＲＥ４，５の中点αの電圧が図４に示すように変
化し、交流波形を有する回転角センサ信号として出力さ
れる。
【００２８】回転角センサ信号は反転増幅回路６におい
て増幅される。反転増幅回路６の出力波形（オペアンプ
７の出力端子βでの信号波形）は、図４に示すようにセ
ンサ出力に対し所定の倍率（−Ｒ２／Ｒ１）だけ増幅さ
れたものとなる。
て増幅される。反転増幅回路６の出力波形（オペアンプ
７の出力端子βでの信号波形）は、図４に示すようにセ
ンサ出力に対し所定の倍率（−Ｒ２／Ｒ１）だけ増幅さ
れたものとなる。
【００２９】そして、反転増幅回路６の出力信号は２値
化回路１１に入力され、図２のコンパレータ１２におい
て図４に示すように増幅後のセンサ信号と所定電位Ｌ１
（しきい値）とが比較され、交流センサ信号が２値化さ
れた信号として出力される。この２値化された信号がカ
ウンタ（図示略）によりカウントされ、エンジンの回転
位置検出が行われる。
化回路１１に入力され、図２のコンパレータ１２におい
て図４に示すように増幅後のセンサ信号と所定電位Ｌ１
（しきい値）とが比較され、交流センサ信号が２値化さ
れた信号として出力される。この２値化された信号がカ
ウンタ（図示略）によりカウントされ、エンジンの回転
位置検出が行われる。
【００３０】ここで、増幅回路６においてゲイン決定用
入力抵抗８およびゲイン決定用帰還抵抗９は温度特性を
有し、かつ、ゲイン決定用入力抵抗８およびゲイン決定
用帰還抵抗９にて規定されるゲイン（−Ｒ２／Ｒ１）の
温度特性がＭＲＥ４，５の温度特性を相殺する。
入力抵抗８およびゲイン決定用帰還抵抗９は温度特性を
有し、かつ、ゲイン決定用入力抵抗８およびゲイン決定
用帰還抵抗９にて規定されるゲイン（−Ｒ２／Ｒ１）の
温度特性がＭＲＥ４，５の温度特性を相殺する。
【００３１】以下、この相殺効果について詳しく述べ
る。図５には、ＭＲＥ４，５の抵抗変化率（感度）の温
度特性の測定結果を示す。つまり、図５において、横軸
には温度をとり、縦軸には室温比をとっている。ここ
で、室温比とは、室温２７℃での出力信号における振幅
Ｗ１（図４参照）に対する各温度での出力信号における
振幅Ｗ１’の比Ｗ１’／Ｗ１である。この図５から、Ｎ
ｉ−Ｃｏ合金薄膜よりなるＭＲＥ４，５は、抵抗変化率
の温度特性が負の特性、具体的には約−４３００ｐｐｍ
／℃を有する。
る。図５には、ＭＲＥ４，５の抵抗変化率（感度）の温
度特性の測定結果を示す。つまり、図５において、横軸
には温度をとり、縦軸には室温比をとっている。ここ
で、室温比とは、室温２７℃での出力信号における振幅
Ｗ１（図４参照）に対する各温度での出力信号における
振幅Ｗ１’の比Ｗ１’／Ｗ１である。この図５から、Ｎ
ｉ−Ｃｏ合金薄膜よりなるＭＲＥ４，５は、抵抗変化率
の温度特性が負の特性、具体的には約−４３００ｐｐｍ
／℃を有する。
【００３２】図６には、ゲイン決定用入力抵抗８の温度
特性の測定結果を示す。図６において、横軸には温度を
とり、縦軸には室温比をとっている。ここで、室温比と
は、一定の振幅を有する交流信号を増幅回路６に入れる
ようにし、かつ、ゲイン決定用帰還抵抗９を温度特性が
無いものとし、室温２７℃での出力信号における振幅Ｗ
２（図４参照）に対する各温度での出力信号における振
幅Ｗ２’の比Ｗ２’／Ｗ２である。この図６から、ゲイ
ン決定用入力抵抗８はＭＯＳ工程にて作製されるＰ+抵
抗で構成され、抵抗値の温度特性は、約＋１１２０ｐｐ
ｍ／℃である。よって、ゲイン決定用入力抵抗８の抵抗
値Ｒ１は、 Ｒ１＝Ｒ１（２７℃）×｛１＋１１２０ｐｐｍ／℃×
（Ｔ−２７）｝ と表される。ただし、Ｒ１（２７℃）は２７℃時のＲ１
の抵抗値。
特性の測定結果を示す。図６において、横軸には温度を
とり、縦軸には室温比をとっている。ここで、室温比と
は、一定の振幅を有する交流信号を増幅回路６に入れる
ようにし、かつ、ゲイン決定用帰還抵抗９を温度特性が
無いものとし、室温２７℃での出力信号における振幅Ｗ
２（図４参照）に対する各温度での出力信号における振
幅Ｗ２’の比Ｗ２’／Ｗ２である。この図６から、ゲイ
ン決定用入力抵抗８はＭＯＳ工程にて作製されるＰ+抵
抗で構成され、抵抗値の温度特性は、約＋１１２０ｐｐ
ｍ／℃である。よって、ゲイン決定用入力抵抗８の抵抗
値Ｒ１は、 Ｒ１＝Ｒ１（２７℃）×｛１＋１１２０ｐｐｍ／℃×
（Ｔ−２７）｝ と表される。ただし、Ｒ１（２７℃）は２７℃時のＲ１
の抵抗値。
【００３３】図７には、ゲイン決定用帰還抵抗９の温度
特性の測定結果を示す。図７において、横軸には温度を
とり、縦軸には室温比をとっている。ここで、室温比と
は、一定の振幅を有する交流信号を増幅回路６に入れる
ようにし、かつ、ゲイン決定用入力抵抗８を温度特性が
無いものとし、室温２７℃での出力信号における振幅Ｗ
２（図４参照）に対する各温度での出力信号における振
幅Ｗ２’の比Ｗ２’／Ｗ２である。この図７から、ゲイ
ン決定用帰還抵抗９はＭＯＳ工程にて作製されるＰウエ
ル抵抗で構成され、抵抗値の温度特性は、約＋５４００
ｐｐｍ／℃である。よって、ゲイン決定用帰還抵抗９の
抵抗値Ｒ２は、 Ｒ２＝Ｒ２（２７℃）×｛１＋５４００ｐｐｍ／℃×
（Ｔ−２７）｝ と表される。ただし、Ｒ２（２７℃）は２７℃時のＲ２
の抵抗値。
特性の測定結果を示す。図７において、横軸には温度を
とり、縦軸には室温比をとっている。ここで、室温比と
は、一定の振幅を有する交流信号を増幅回路６に入れる
ようにし、かつ、ゲイン決定用入力抵抗８を温度特性が
無いものとし、室温２７℃での出力信号における振幅Ｗ
２（図４参照）に対する各温度での出力信号における振
幅Ｗ２’の比Ｗ２’／Ｗ２である。この図７から、ゲイ
ン決定用帰還抵抗９はＭＯＳ工程にて作製されるＰウエ
ル抵抗で構成され、抵抗値の温度特性は、約＋５４００
ｐｐｍ／℃である。よって、ゲイン決定用帰還抵抗９の
抵抗値Ｒ２は、 Ｒ２＝Ｒ２（２７℃）×｛１＋５４００ｐｐｍ／℃×
（Ｔ−２７）｝ と表される。ただし、Ｒ２（２７℃）は２７℃時のＲ２
の抵抗値。
【００３４】このように、ゲイン決定用入力抵抗８とゲ
イン決定用帰還抵抗９の温度特性が異なり、かつ、両抵
抗８，９の温度特性が共に正である。図８には、温度特
性の異なる二種類の不純物拡散抵抗８，９にて構成した
増幅回路６におけるゲインの温度特性の測定結果を示
す。この図８において○にて計算によるゲインの温度特
性を併記している。つまり、ゲイン決定用入力抵抗８と
ゲイン決定用帰還抵抗９を用いた増幅回路６のゲインの
温度特性は計算上、次のように表せる。 ゲイン＝−Ｒ２／Ｒ１ ＝−Ｒ２（２７℃）×｛１＋５４００ｐｐｍ／℃×（Ｔ
−２７）｝／Ｒ１（２７℃）×｛１＋１１２０ｐｐｍ／
℃×（Ｔ−２７）｝ 図９には、増幅後の出力振幅の温度特性の測定結果を示
す。
イン決定用帰還抵抗９の温度特性が異なり、かつ、両抵
抗８，９の温度特性が共に正である。図８には、温度特
性の異なる二種類の不純物拡散抵抗８，９にて構成した
増幅回路６におけるゲインの温度特性の測定結果を示
す。この図８において○にて計算によるゲインの温度特
性を併記している。つまり、ゲイン決定用入力抵抗８と
ゲイン決定用帰還抵抗９を用いた増幅回路６のゲインの
温度特性は計算上、次のように表せる。 ゲイン＝−Ｒ２／Ｒ１ ＝−Ｒ２（２７℃）×｛１＋５４００ｐｐｍ／℃×（Ｔ
−２７）｝／Ｒ１（２７℃）×｛１＋１１２０ｐｐｍ／
℃×（Ｔ−２７）｝ 図９には、増幅後の出力振幅の温度特性の測定結果を示
す。
【００３５】そして、ゲイン決定用入力抵抗８およびゲ
イン決定用帰還抵抗９として温度に対し不感なものを用
い温度特性補償機能がない場合においては、雰囲気温度
が−４０℃から１５０℃の範囲で変化した際には、図５
に示すように、−４０℃での室温比が１．３であり、１
５０℃での室温比が０．５５であり、１−（０５５／
１．３）≒５５％となり、振幅が５５％減となる。これ
に対し、本例においては、−４０℃から１５０℃の範囲
で温度が変化した場合において、図９に示すように、最
も小さな室温比が約０．９であり、１−０．９＝１０％
となり、約１０％減に抑えられる。
イン決定用帰還抵抗９として温度に対し不感なものを用
い温度特性補償機能がない場合においては、雰囲気温度
が−４０℃から１５０℃の範囲で変化した際には、図５
に示すように、−４０℃での室温比が１．３であり、１
５０℃での室温比が０．５５であり、１−（０５５／
１．３）≒５５％となり、振幅が５５％減となる。これ
に対し、本例においては、−４０℃から１５０℃の範囲
で温度が変化した場合において、図９に示すように、最
も小さな室温比が約０．９であり、１−０．９＝１０％
となり、約１０％減に抑えられる。
【００３６】よって、２値化回路１１の出力信号（２値
化出力）は、温度に依らず（温度が変化しても）安定し
た精度が得られる。このように本実施形態は、下記の特
徴を有する。 （イ）オペアンプ７とゲイン決定用入力抵抗８とゲイン
決定用帰還抵抗９とを具備した増幅回路６において、ゲ
イン決定用入力抵抗８およびゲイン決定用帰還抵抗９は
温度特性を有し、かつ、ゲイン決定用入力抵抗８および
ゲイン決定用帰還抵抗９にて規定されるゲイン（−Ｒ２
／Ｒ１）の温度特性がＭＲＥ４，５の温度特性を相殺す
るものとした。よって、温度が変化しても増幅回路６の
出力をほぼ一定に維持することができ、安定した２値化
出力が得られる。また、不純物拡散抵抗８，９の不純物
濃度の調整やイオン種を選択して使用することにより任
意の温度特性を有するものとすることができる。 （ロ）ゲイン決定用入力抵抗８とゲイン決定用帰還抵抗
９の温度特性が異なるものとし、その温度特性が共に正
であるものとした。さらに、オペアンプ７はＭＯＳ工程
素子にて構成され、ゲイン決定用入力抵抗８とゲイン決
定用帰還抵抗９は、Ｐウエル領域２６とＰ+領域４１に
より構成したものとした。このようにすると、両抵抗
８，９はＭＯＳ工程にて製造され、信頼性の向上および
コストダウンを図ることができ、実用上好ましいものと
なる。
化出力）は、温度に依らず（温度が変化しても）安定し
た精度が得られる。このように本実施形態は、下記の特
徴を有する。 （イ）オペアンプ７とゲイン決定用入力抵抗８とゲイン
決定用帰還抵抗９とを具備した増幅回路６において、ゲ
イン決定用入力抵抗８およびゲイン決定用帰還抵抗９は
温度特性を有し、かつ、ゲイン決定用入力抵抗８および
ゲイン決定用帰還抵抗９にて規定されるゲイン（−Ｒ２
／Ｒ１）の温度特性がＭＲＥ４，５の温度特性を相殺す
るものとした。よって、温度が変化しても増幅回路６の
出力をほぼ一定に維持することができ、安定した２値化
出力が得られる。また、不純物拡散抵抗８，９の不純物
濃度の調整やイオン種を選択して使用することにより任
意の温度特性を有するものとすることができる。 （ロ）ゲイン決定用入力抵抗８とゲイン決定用帰還抵抗
９の温度特性が異なるものとし、その温度特性が共に正
であるものとした。さらに、オペアンプ７はＭＯＳ工程
素子にて構成され、ゲイン決定用入力抵抗８とゲイン決
定用帰還抵抗９は、Ｐウエル領域２６とＰ+領域４１に
より構成したものとした。このようにすると、両抵抗
８，９はＭＯＳ工程にて製造され、信頼性の向上および
コストダウンを図ることができ、実用上好ましいものと
なる。
【００３７】第１の実施の形態の応用例を、以下に説明
する。上述した例では、磁気検出素子として、Ｎｉ−Ｃ
ｏ薄膜よりなるＭＲＥ４，５を用い、その温度特性の温
度補償を行う場合を挙げたが、その他の磁気検出素子
（例えばホール素子）を用いて感度の温度特性を補償す
る場合に適用してもよい。
する。上述した例では、磁気検出素子として、Ｎｉ−Ｃ
ｏ薄膜よりなるＭＲＥ４，５を用い、その温度特性の温
度補償を行う場合を挙げたが、その他の磁気検出素子
（例えばホール素子）を用いて感度の温度特性を補償す
る場合に適用してもよい。
【００３８】また、図１０に示すように、抵抗９として
複数種の温度特性を持った抵抗９ａ，９ｂを直列に接続
したものとしたり、図１１に示すように、抵抗９として
複数種の温度特性を持った抵抗９ａ，９ｂを並列に接続
したものとしてもよい。この場合、抵抗９ａ，９ｂのう
ちの一方を固定抵抗とし、他方をトリミング抵抗とする
ことにより、温度補償値を微調整することができる。
複数種の温度特性を持った抵抗９ａ，９ｂを直列に接続
したものとしたり、図１１に示すように、抵抗９として
複数種の温度特性を持った抵抗９ａ，９ｂを並列に接続
したものとしてもよい。この場合、抵抗９ａ，９ｂのう
ちの一方を固定抵抗とし、他方をトリミング抵抗とする
ことにより、温度補償値を微調整することができる。
【００３９】さらに、ゲイン決定用抵抗８，９は、不純
物拡散層としたが、ポリシリコンにて構成してもよい。
さらには、ゲイン決定用抵抗８，９は、半導体工程のも
のに限らず温度特性を有するものであればよい。具体的
には、外付けの抵抗（例えばサーミスタチップ）を用い
る。
物拡散層としたが、ポリシリコンにて構成してもよい。
さらには、ゲイン決定用抵抗８，９は、半導体工程のも
のに限らず温度特性を有するものであればよい。具体的
には、外付けの抵抗（例えばサーミスタチップ）を用い
る。
【００４０】また、図４のように２値化回路として１つ
のしきい値Ｌ１を有するものではなく、図１２に示すよ
うに、最大しきい値レベルＬmax と最小しきい値レベル
Ｌmin を具備したものとし、最小しきい値レベルＬmin
を越えたときＨレベルとし、最大しきい値レベルＬmax
より下がったときＬレベルとなるようにしてもよい。こ
の場合において、従来技術ではＭＲＥ出力信号の低下に
より、波形処理可能な許容限界を下まわり（Ｌmax 〜Ｌ
min の範囲内の信号波形となってしまい）、２値化信号
が得られなくなることも考えられるが、本例においては
所望のしきい値レベル範囲（Ｌmax 〜Ｌmin ）をクロス
する大きさの信号まで確実に増幅することができ、２値
化信号が得られないといったことが回避される。
のしきい値Ｌ１を有するものではなく、図１２に示すよ
うに、最大しきい値レベルＬmax と最小しきい値レベル
Ｌmin を具備したものとし、最小しきい値レベルＬmin
を越えたときＨレベルとし、最大しきい値レベルＬmax
より下がったときＬレベルとなるようにしてもよい。こ
の場合において、従来技術ではＭＲＥ出力信号の低下に
より、波形処理可能な許容限界を下まわり（Ｌmax 〜Ｌ
min の範囲内の信号波形となってしまい）、２値化信号
が得られなくなることも考えられるが、本例においては
所望のしきい値レベル範囲（Ｌmax 〜Ｌmin ）をクロス
する大きさの信号まで確実に増幅することができ、２値
化信号が得られないといったことが回避される。
【００４１】さらに、これまでの説明においては磁気回
転検出装置に適用した場合について述べたが、ピエゾゲ
ージ式半導体圧力センサにおけるピエゾ抵抗素子からの
印加圧力に応じた電気信号を増幅する場合に適用するこ
とも可能である。 （第２の実施の形態）次に、第２の実施の形態を、第１
の実施の形態の形態との相違点を中心に説明する。
転検出装置に適用した場合について述べたが、ピエゾゲ
ージ式半導体圧力センサにおけるピエゾ抵抗素子からの
印加圧力に応じた電気信号を増幅する場合に適用するこ
とも可能である。 （第２の実施の形態）次に、第２の実施の形態を、第１
の実施の形態の形態との相違点を中心に説明する。
【００４２】図１３には本実施の形態における磁気回転
検出装置を示す。図１４には、磁気回転検出装置の位置
関係および電気的構成を示す。図１５にはギヤの歯の展
開図、波形図等を示す。
検出装置を示す。図１４には、磁気回転検出装置の位置
関係および電気的構成を示す。図１５にはギヤの歯の展
開図、波形図等を示す。
【００４３】図１３において、シャフト１はエンジンの
駆動（回転）に伴い１／２の回転速度で回転する。シャ
フト１にはギヤ２が固定され、ギヤ２は磁性材料よりな
り、外周面（外周部）に多数の歯５０が形成されてい
る。ここで、歯５０はシャフト１を中心にして９０°毎
に４種類の歯５１，５２，５３，５４からなり、各歯５
１，５２，５３，５４は歯の間隔（ピッチ）が異なって
いる。つまり、歯５１を有する第１領域Ｚ１では歯の間
隔Ｐ１が最も狭く、歯５２を有する第２領域Ｚ２での歯
の間隔Ｐ２、歯５３を有する第３領域Ｚ３での歯の間隔
Ｐ３、歯５４を有する第４領域Ｚ４での歯の間隔Ｐ４の
順に広くなっている（Ｐ１＜Ｐ２＜Ｐ３＜Ｐ４）。この
ように、移動部材としてのギヤ２（回転部材）は、運動
方向である回転方向において歯５０を多数有し、かつ歯
の間隔として少なくとも２種類以上有するものとなって
いる。
駆動（回転）に伴い１／２の回転速度で回転する。シャ
フト１にはギヤ２が固定され、ギヤ２は磁性材料よりな
り、外周面（外周部）に多数の歯５０が形成されてい
る。ここで、歯５０はシャフト１を中心にして９０°毎
に４種類の歯５１，５２，５３，５４からなり、各歯５
１，５２，５３，５４は歯の間隔（ピッチ）が異なって
いる。つまり、歯５１を有する第１領域Ｚ１では歯の間
隔Ｐ１が最も狭く、歯５２を有する第２領域Ｚ２での歯
の間隔Ｐ２、歯５３を有する第３領域Ｚ３での歯の間隔
Ｐ３、歯５４を有する第４領域Ｚ４での歯の間隔Ｐ４の
順に広くなっている（Ｐ１＜Ｐ２＜Ｐ３＜Ｐ４）。この
ように、移動部材としてのギヤ２（回転部材）は、運動
方向である回転方向において歯５０を多数有し、かつ歯
の間隔として少なくとも２種類以上有するものとなって
いる。
【００４４】また、バイアス磁界発生手段としてのバイ
アス磁石５５が備えられ、ギヤ２に向けてバイアス磁界
を発生する。ギヤ２とバイアス磁石５５との間にはＭＲ
Ｅ（磁気抵抗素子）４，５が配置され、ギヤ２の回転に
伴って変化するバイアス磁界の向きを検出する。
アス磁石５５が備えられ、ギヤ２に向けてバイアス磁界
を発生する。ギヤ２とバイアス磁石５５との間にはＭＲ
Ｅ（磁気抵抗素子）４，５が配置され、ギヤ２の回転に
伴って変化するバイアス磁界の向きを検出する。
【００４５】一方、図１４に示すように、増幅回路６
は、図１に示した如くオペアンプ７と増幅率を決定する
２種類の抵抗部材としてのゲイン決定用入力抵抗８及び
ゲイン決定用帰還抵抗９を有し、ＭＲＥ４，５からの出
力信号を増幅する。図１４の２値化回路（２値化手段）
１１は増幅回路６からの増幅された信号を所定のしきい
値により２値化信号に変換する。つまり、ｓｉｎ波状の
センサ出力信号（オペアンプ７にて増幅後の信号）を所
定のしきい値により２値化して２値化信号を得る。
は、図１に示した如くオペアンプ７と増幅率を決定する
２種類の抵抗部材としてのゲイン決定用入力抵抗８及び
ゲイン決定用帰還抵抗９を有し、ＭＲＥ４，５からの出
力信号を増幅する。図１４の２値化回路（２値化手段）
１１は増幅回路６からの増幅された信号を所定のしきい
値により２値化信号に変換する。つまり、ｓｉｎ波状の
センサ出力信号（オペアンプ７にて増幅後の信号）を所
定のしきい値により２値化して２値化信号を得る。
【００４６】ここで、ＭＲＥ４，５は温度特性を有し、
かつ増幅回路６の抵抗８，９はＭＲＥ４，５の温度特性
とは反対の温度特性を有し、これによって増幅回路６か
らの増幅された信号をＭＲＥ４，５の温度特性の影響が
抑制されたものにする。詳しくは、図１５に示すよう
に、バイアス磁界の向きを検出する際の増幅回路６から
の増幅後の信号レベルが、当該検出装置の使用温度範囲
内において所定レベル以下とならないように、増幅回路
６の抵抗８，９の温度特性が設定されている。より詳し
くは、図１５において、ギヤの歯５１に対応する増幅後
の出力レベルが他の歯５２〜５４に対応する増幅後の出
力レベルに比べ小さくなるが、歯５１に対応する増幅後
の出力レベルがしきい値とクロスするレベルを保持する
ように増幅回路６の抵抗８，９の温度特性が設定されて
いる。
かつ増幅回路６の抵抗８，９はＭＲＥ４，５の温度特性
とは反対の温度特性を有し、これによって増幅回路６か
らの増幅された信号をＭＲＥ４，５の温度特性の影響が
抑制されたものにする。詳しくは、図１５に示すよう
に、バイアス磁界の向きを検出する際の増幅回路６から
の増幅後の信号レベルが、当該検出装置の使用温度範囲
内において所定レベル以下とならないように、増幅回路
６の抵抗８，９の温度特性が設定されている。より詳し
くは、図１５において、ギヤの歯５１に対応する増幅後
の出力レベルが他の歯５２〜５４に対応する増幅後の出
力レベルに比べ小さくなるが、歯５１に対応する増幅後
の出力レベルがしきい値とクロスするレベルを保持する
ように増幅回路６の抵抗８，９の温度特性が設定されて
いる。
【００４７】以下、第１の実施形態との対比を行いつつ
説明を加える。図１に示すＭＲＥを用いた回転検出装置
においては、ギヤ２の回転をＭＲＥ４，５に印加するバ
イアス磁界の方向の変位をＭＲＥ出力変化として捕らえ
ることで検出するものである。ＭＲＥ４，５はバイアス
磁界の方向の変化が大きければ出力の変化も大きくなる
と言う特性を備えている。従って、回転するギヤ２の歯
２ａの間隔（ピッチ）によりバイアス磁界の方向の変化
（バイアス磁界の振れ角）が左右されるため、歯２ａの
ピッチは大きく取ることが望ましい。
説明を加える。図１に示すＭＲＥを用いた回転検出装置
においては、ギヤ２の回転をＭＲＥ４，５に印加するバ
イアス磁界の方向の変位をＭＲＥ出力変化として捕らえ
ることで検出するものである。ＭＲＥ４，５はバイアス
磁界の方向の変化が大きければ出力の変化も大きくなる
と言う特性を備えている。従って、回転するギヤ２の歯
２ａの間隔（ピッチ）によりバイアス磁界の方向の変化
（バイアス磁界の振れ角）が左右されるため、歯２ａの
ピッチは大きく取ることが望ましい。
【００４８】しかしながら、用途によってはギヤ２の歯
２ａのピッチが小さくなるような場合もあり得るもので
あり、その場合、バイアス磁界の振れ角が大きく取れな
くなる。特に、図１３に示すように、歯５０のピッチが
複数種類存在する場合には、図１５に示すように、狭い
ピッチＰ１と広いピッチＰ４とが存在し、この場合、バ
イアス磁界の振れ角θが異なり、増幅後のセンサ出力も
その振幅が図中ｄ１，ｄ２で示すように振れ角θの小さ
なｄ１値の方が振れ角θの大きなｄ２値よりも小さくな
る。詳しくは、ピッチの広い歯５４に対応する増幅後の
センサ出力の振幅を「１００」とすると、ピッチの狭い
歯５１に対応する増幅後のセンサ出力の振幅は、例えば
「６０」程度となる（ｄ１＝０．６・ｄ２）。
２ａのピッチが小さくなるような場合もあり得るもので
あり、その場合、バイアス磁界の振れ角が大きく取れな
くなる。特に、図１３に示すように、歯５０のピッチが
複数種類存在する場合には、図１５に示すように、狭い
ピッチＰ１と広いピッチＰ４とが存在し、この場合、バ
イアス磁界の振れ角θが異なり、増幅後のセンサ出力も
その振幅が図中ｄ１，ｄ２で示すように振れ角θの小さ
なｄ１値の方が振れ角θの大きなｄ２値よりも小さくな
る。詳しくは、ピッチの広い歯５４に対応する増幅後の
センサ出力の振幅を「１００」とすると、ピッチの狭い
歯５１に対応する増幅後のセンサ出力の振幅は、例えば
「６０」程度となる（ｄ１＝０．６・ｄ２）。
【００４９】このような状態で２値化回路１１におい
て、所定のしきい値でもってセンサ出力を２値化し２値
化出力を得る場合に問題となるのが２値化出力の立ち上
がり・立ち下がりエッジの位置精度である。
て、所定のしきい値でもってセンサ出力を２値化し２値
化出力を得る場合に問題となるのが２値化出力の立ち上
がり・立ち下がりエッジの位置精度である。
【００５０】即ち、図１６に示すように、ｓｉｎ波状の
センサ出力信号（オペアンプ７にて増幅後の信号）を所
定のしきい値により２値化信号を得るときにおいて、設
計時のしきい値（真のしきい値）に対して製造バラツキ
等により実際のしきい値が真のしきい値に対して、例え
ば所定の電位差ΔＶ（単位；ミリボルト）だけズレる場
合がある。このしきい値のシフトによって真のしきい値
により２値化する場合に対してエッジの立ち上がり・立
ち下がり位置がシフトする。
センサ出力信号（オペアンプ７にて増幅後の信号）を所
定のしきい値により２値化信号を得るときにおいて、設
計時のしきい値（真のしきい値）に対して製造バラツキ
等により実際のしきい値が真のしきい値に対して、例え
ば所定の電位差ΔＶ（単位；ミリボルト）だけズレる場
合がある。このしきい値のシフトによって真のしきい値
により２値化する場合に対してエッジの立ち上がり・立
ち下がり位置がシフトする。
【００５１】図１６（ａ）に示すように、センサ出力が
大きい場合には出力信号の傾きが急峻なため、２値化後
の信号（パルス信号）でのエッジ位置のシフト量は小さ
い。しかし、図１６（ｂ）に示すように、センサ出力が
小さい場合には出力信号の傾きがなだらかになり、しき
い値のシフト量ΔＶが図１６（ａ）の場合と同じであっ
てもエッジシフト量は大きくなる。
大きい場合には出力信号の傾きが急峻なため、２値化後
の信号（パルス信号）でのエッジ位置のシフト量は小さ
い。しかし、図１６（ｂ）に示すように、センサ出力が
小さい場合には出力信号の傾きがなだらかになり、しき
い値のシフト量ΔＶが図１６（ａ）の場合と同じであっ
てもエッジシフト量は大きくなる。
【００５２】このような状態で、更にＭＲＥ４，５の負
の温度特性にて高温時に出力が所定値以下に低下する
と、更にエッジシフト量が増大することになり、エッジ
シフト量の実使用における許容範囲を越えてしまう可能
性がある。
の温度特性にて高温時に出力が所定値以下に低下する
と、更にエッジシフト量が増大することになり、エッジ
シフト量の実使用における許容範囲を越えてしまう可能
性がある。
【００５３】従って、上述の第１の実施形態に示したよ
うに、増幅回路６でのオペアンプ７のゲインにてＭＲＥ
４，５の出力の温度変化を相殺することにより、オペア
ンプ７からの出力信号のレベルが所定値よりも低下しな
いようになり、これによってエッジシフト量が温度によ
って増大することが防止できる。
うに、増幅回路６でのオペアンプ７のゲインにてＭＲＥ
４，５の出力の温度変化を相殺することにより、オペア
ンプ７からの出力信号のレベルが所定値よりも低下しな
いようになり、これによってエッジシフト量が温度によ
って増大することが防止できる。
【００５４】温度変化を相殺するための抵抗値の設定値
に関して、より詳しくは、図１４に示すＭＲＥ４，５の
配置によると、バイアス磁界に対する抵抗値変化が逆位
相となる。ここで、ＭＲＥ４，５における磁気抵抗変化
成分をΔｒとし、それぞれのＭＲＥ４，５の基本抵抗成
分をそれぞれｒ４，ｒ５とすると、ＭＲＥ４，５の接続
中点αにおける分圧抵抗値Ｒは、 Ｒ＝（ｒ５＋Δｒ）／｛（ｒ４−Δｒ）＋（ｒ５＋Δｒ）｝ ＝（ｒ５＋Δｒ）／（ｒ５＋ｒ５） となる。Δｒ値は接続中点αからの出力電圧の変化成分
に相当するが、このΔｒ値はＭＲＥ４，５の温度により
変化してしまう（温度係数に依存する）。そこで、オペ
アンプ７のゲインをＭＲＥ４，５の温度係数とは逆の温
度係数とすることにより、センサ出力となるオペアンプ
７の出力βの値を温度に依らずほぼ一定とすることがで
きる。
に関して、より詳しくは、図１４に示すＭＲＥ４，５の
配置によると、バイアス磁界に対する抵抗値変化が逆位
相となる。ここで、ＭＲＥ４，５における磁気抵抗変化
成分をΔｒとし、それぞれのＭＲＥ４，５の基本抵抗成
分をそれぞれｒ４，ｒ５とすると、ＭＲＥ４，５の接続
中点αにおける分圧抵抗値Ｒは、 Ｒ＝（ｒ５＋Δｒ）／｛（ｒ４−Δｒ）＋（ｒ５＋Δｒ）｝ ＝（ｒ５＋Δｒ）／（ｒ５＋ｒ５） となる。Δｒ値は接続中点αからの出力電圧の変化成分
に相当するが、このΔｒ値はＭＲＥ４，５の温度により
変化してしまう（温度係数に依存する）。そこで、オペ
アンプ７のゲインをＭＲＥ４，５の温度係数とは逆の温
度係数とすることにより、センサ出力となるオペアンプ
７の出力βの値を温度に依らずほぼ一定とすることがで
きる。
【００５５】このような回転検出装置は、例えば車両等
のエンジンのカム角あるいはクランク角センサのよう
に、点火タイミングを決定するような非常に高いエッジ
位置精度が要求される場合に有効である。
のエンジンのカム角あるいはクランク角センサのよう
に、点火タイミングを決定するような非常に高いエッジ
位置精度が要求される場合に有効である。
【００５６】尚、オペアンプ７のゲインを予め大きく設
定することにより、温度特性の影響を少なくすることも
可能であるが、本実施形態においては増幅率の上限が規
定されており、所定値までしかゲインを大きくできな
い。従って、このような条件のセンサ回路に本実施形態
の温度特性キャンセル機能は有効と言える。
定することにより、温度特性の影響を少なくすることも
可能であるが、本実施形態においては増幅率の上限が規
定されており、所定値までしかゲインを大きくできな
い。従って、このような条件のセンサ回路に本実施形態
の温度特性キャンセル機能は有効と言える。
【００５７】以上のように、検出対象の回転部材である
ギヤ２の歯５０の間隔（ピッチ）が複数存在するような
場合、狭ピッチの歯のエッジの通過に伴うバイアス磁界
の振れ角が小さくなり出力信号が小さくなろうとする
が、ＭＲＥ４，５の温度特性とは反対の温度特性を有す
る抵抗８，９によって増幅することにより、増幅回路６
からの増幅後の信号レベルの低下を防ぐことができ、次
の２値化処理においても２値化信号のエッジのシフトを
抑制することができ、高精度な２値化出力が得られるこ
ととなる。
ギヤ２の歯５０の間隔（ピッチ）が複数存在するような
場合、狭ピッチの歯のエッジの通過に伴うバイアス磁界
の振れ角が小さくなり出力信号が小さくなろうとする
が、ＭＲＥ４，５の温度特性とは反対の温度特性を有す
る抵抗８，９によって増幅することにより、増幅回路６
からの増幅後の信号レベルの低下を防ぐことができ、次
の２値化処理においても２値化信号のエッジのシフトを
抑制することができ、高精度な２値化出力が得られるこ
ととなる。
【００５８】本実施形態の応用例を以下に説明する。ギ
ヤ２は回転方向において歯を多数有し、かつ、当該歯の
間隔として少なくとも２種類以上有するものとしたが、
他にも、図１７に示すように、回転方向において等間隔
に同一の歯６０を多数有するとともに、等間隔に配置し
た歯６０とは異なる歯６１を有するものとしたり、図１
８に示すように、歯の欠落部６２を有するものとしても
よい。このような場合にも、増幅後の出力波形として歯
６１を通過する際や歯の欠落部６２を通過する際には振
幅が大きくなり、増幅後の出力信号に対する２値化処理
の際に図１６を用いて説明したような出力が大きい波形
と小さい波形が混在することとなるが、この場合におい
ても高精度に２値化することができる。
ヤ２は回転方向において歯を多数有し、かつ、当該歯の
間隔として少なくとも２種類以上有するものとしたが、
他にも、図１７に示すように、回転方向において等間隔
に同一の歯６０を多数有するとともに、等間隔に配置し
た歯６０とは異なる歯６１を有するものとしたり、図１
８に示すように、歯の欠落部６２を有するものとしても
よい。このような場合にも、増幅後の出力波形として歯
６１を通過する際や歯の欠落部６２を通過する際には振
幅が大きくなり、増幅後の出力信号に対する２値化処理
の際に図１６を用いて説明したような出力が大きい波形
と小さい波形が混在することとなるが、この場合におい
ても高精度に２値化することができる。
【００５９】また、本実施の形態においては、磁気回転
検出装置として説明したが、リニアセンサに具体化して
もよい。つまり、回転運動ではなく線方向へ運動（往復
運動を含む）する場合においてその位置を検出する場合
にも適用できる。
検出装置として説明したが、リニアセンサに具体化して
もよい。つまり、回転運動ではなく線方向へ運動（往復
運動を含む）する場合においてその位置を検出する場合
にも適用できる。
【図１】 第１の実施形態における磁気回転検出装置の
回路図。
回路図。
【図２】 ２値化回路の構成図。
【図３】 チップの断面図。
【図４】 信号波形を示す図。
【図５】 温度特性の実測結果を示す図。
【図６】 温度特性の実測結果を示す図。
【図７】 温度特性の実測結果を示す図。
【図８】 温度特性の実測結果を示す図。
【図９】 温度特性の実測結果を示す図。
【図１０】 別例の磁気回転検出装置の回路図。
【図１１】 別例の磁気回転検出装置の回路図。
【図１２】 別例の信号波形を示す図。
【図１３】 第２の実施の形態における磁気回転検出装
置を示す図。
置を示す図。
【図１４】 磁気回転検出装置の位置関係および電気的
構成を示す図。
構成を示す図。
【図１５】 ギヤの歯の展開図、波形図等を示す図。
【図１６】 波形図。
【図１７】 別例の磁気回転検出装置を示す図。
【図１８】 別例の磁気回転検出装置を示す図。
１…シャフト、２…ギヤ、４…ＭＲＥ、５…ＭＲＥ、６
…増幅回路、７…オペアンプ、８…ゲイン決定用入力抵
抗、９…ゲイン決定用帰還抵抗、２６…Ｐウエル領域、
４１…Ｐ+領域、５０…歯、５１…歯、５２…歯、５３
…歯、５４…歯、５５…バイアス磁石、６０…歯、６１
…歯、６２…欠歯部。
…増幅回路、７…オペアンプ、８…ゲイン決定用入力抵
抗、９…ゲイン決定用帰還抵抗、２６…Ｐウエル領域、
４１…Ｐ+領域、５０…歯、５１…歯、５２…歯、５３
…歯、５４…歯、５５…バイアス磁石、６０…歯、６１
…歯、６２…欠歯部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 27/22 Ｈ０３Ｆ 1/30 Ａ Ｈ０３Ｆ 1/30 Ｇ０１Ｒ 33/06 Ｒ
Claims (11)
- 【請求項１】 温度特性を有する素子からの信号を入力
するオペアンプと、 前記オペアンプにおける入力端子に配置されたゲイン決
定用入力抵抗と、 前記オペアンプの出力端子から入力端子への帰還経路に
配置されたゲイン決定用帰還抵抗と、を備えた増幅回路
において、 前記ゲイン決定用入力抵抗およびゲイン決定用帰還抵抗
は温度特性を有し、かつ、ゲイン決定用入力抵抗および
ゲイン決定用帰還抵抗にて規定されるゲインの温度特性
が前記素子の温度特性を相殺するものとしたことを特徴
とする増幅回路。 - 【請求項２】 前記素子は、ロータの回転に伴う磁界の
変化を電気信号に変換して取り出すための磁気検出素子
である請求項１に記載の増幅回路。 - 【請求項３】 前記ゲイン決定用入力抵抗とゲイン決定
用帰還抵抗の温度特性が異なる請求項１に記載の増幅回
路。 - 【請求項４】 前記ゲイン決定用入力抵抗とゲイン決定
用帰還抵抗の温度特性が共に正である請求項１に記載の
増幅回路。 - 【請求項５】 前記ゲイン決定用入力抵抗とゲイン決定
用帰還抵抗は不純物拡散抵抗により構成したものである
請求項１に記載の増幅回路。 - 【請求項６】 前記オペアンプはＭＯＳ工程素子にて構
成され、ゲイン決定用入力抵抗とゲイン決定用帰還抵抗
は、Ｐウエル領域とＰ+領域により構成したものである
請求項５に記載の増幅回路。 - 【請求項７】 前記ゲイン決定用入力抵抗とゲイン決定
用帰還抵抗は半導体基板内において隣り合う素子である
請求項６に記載の増幅回路。 - 【請求項８】 磁性材料からなり、運動方向において歯
を多数有し、かつ、当該歯の間隔として少なくとも２種
類以上有する移動部材と、 前記移動部材に向けてバイアス磁界を発生するバイアス
磁界発生手段と、 前記移動部材と前記バイアス磁界発生手段との間に配置
され、前記移動部材の移動に伴って変化する前記バイア
ス磁界の向きを検出する磁気抵抗素子と、 増幅率を決定する２種類の抵抗部材を有し、前記磁気抵
抗素子からの出力信号を増幅する増幅回路と、 増幅回路からの増幅された信号を所定のしきい値により
２値化信号に変換する２値化手段と、を備え、 前記磁気抵抗素子は温度特性を有し、かつ前記抵抗部材
は前記磁気抵抗素子の温度特性とは反対の温度特性を有
し、これによって前記増幅回路からの増幅された信号を
前記磁気抵抗素子の温度特性の影響が抑制されたものと
した位置検出装置。 - 【請求項９】 磁性材料からなり、移動方向において等
間隔に同一の歯を多数有するとともに、等間隔に配置し
た歯とは異なる歯または歯の欠落部を有する移動部材
と、 前記移動部材に向けてバイアス磁界を発生するバイアス
磁界発生手段と、 前記移動部材と前記バイアス磁界発生手段との間に配置
され、前記移動部材の移動に伴って変化する前記バイア
ス磁界の向きを検出する磁気抵抗素子と、 増幅率を決定する２種類の抵抗部材を有し、前記磁気抵
抗素子からの出力信号を増幅する増幅回路と、 増幅回路からの増幅された信号を所定のしきい値により
２値化信号に変換する２値化手段と、を備え、 前記磁気抵抗素子は温度特性を有し、かつ前記抵抗部材
は前記磁気抵抗素子の温度特性とは反対の温度特性を有
し、これによって前記増幅回路からの増幅された信号を
前記磁気抵抗素子の温度特性の影響が抑制されたものと
した位置検出装置。 - 【請求項１０】 前記バイアス磁界の向きを検出する際
の前記増幅回路からの増幅後の信号レベルが、当該位置
検出装置の使用温度範囲内において所定レベル以下とな
らないように、前記抵抗部材の温度特性が設定されてい
る請求項８または９に記載の位置検出装置。 - 【請求項１１】 前記移動部材は回転部材であり、移動
部材の外周部に歯を形成した請求項８〜１０のいずれか
１項に記載の位置検出装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10337245A JPH11287668A (ja) | 1998-02-04 | 1998-11-27 | 増幅回路及びそれを用いた位置検出装置 |
| US09/244,845 US6252395B1 (en) | 1998-02-04 | 1999-02-04 | Temperature-compensating amplification circuit and a position detecting apparatus using such amplification circuit |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10-23601 | 1998-02-04 | ||
| JP2360198 | 1998-02-04 | ||
| JP10337245A JPH11287668A (ja) | 1998-02-04 | 1998-11-27 | 増幅回路及びそれを用いた位置検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11287668A true JPH11287668A (ja) | 1999-10-19 |
Family
ID=26360993
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10337245A Pending JPH11287668A (ja) | 1998-02-04 | 1998-11-27 | 増幅回路及びそれを用いた位置検出装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6252395B1 (ja) |
| JP (1) | JPH11287668A (ja) |
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| JP2007081530A (ja) * | 2005-09-12 | 2007-03-29 | Citizen Watch Co Ltd | 増幅回路及びそれを用いた物理量センサ |
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| WO2018012272A1 (ja) * | 2016-07-12 | 2018-01-18 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 磁気センサとこれを用いた検出装置 |
| JP2019129399A (ja) * | 2018-01-24 | 2019-08-01 | シャープ株式会社 | 増幅回路 |
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