JPS59153184A - 磁界センサ - Google Patents

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】 本発明は、検出した磁界の大きさを表わす信号を出力に
供給する磁界検知素子と、該素子の磁界感度をセットす
るセツティング回路とを具える磁界センサに関するもの
である。

この種磁界センサは、ｌ’−ＩＥＥＥ）ランスアクショ
ンズ・オン・エレクトロン　デバイセス」ｖｏｌＥＤ−
２９，ＡＩ、１９８２，１．Ｐ８８−９０に、ビクター
・チーレン（Ｖｉｃｔｏｒ　ｚｉｅｒｅｎ　）およびパ
ート・ビー・エム　ダインダム（Ｂａｒｔ　Ｐ、Ｍ。

Ｄｕｙｎｄａｍ　）が「磁界検知多コレクタｎｐｎ）ラ
ンジスタ」とし−（発表している。

この既発衣の磁界センサは、オフセット（−差）を生ず
ること、すなわち磁界の存しないときにも出力信号が生
ずること、あるいは出方信号が零値の場合、実際は一定
の値の磁界が存していることがあるという問題がある。

従ってこの種磁界センサをモータ整流回路に使用すると
、誤った瞬時に整流を生じ、このためモータは非同期で
付勢されることとなる。

本発明は、明細書の頭初に述べた如くの磁界センサにお
いて、かかるオフセット誤差を減少させたものを得るこ
とをその目的とする。

本発明磁界センサは、磁界検知素子の磁界感度のセツテ
ィングを変化させる変調器と、該素子の出力信号の変化
をセツティングの変化の関数として検出する検出回路を
具え、これにより磁界の存しないときに出力に生ずる信
号によって形成される誤差成分の影響を減少させること
を特徴とする。

セツティングを変化させると出力信号も変化する。この
ようなオフセット誤差値が、セツティングの変化（こ対
し充分な程度に無関係である場合には、出力信号の変化
に対しオフセットは影響を及ぼさないためその影響を減
少させることができる。

本発明の第１実施例では磁界検知素子の異なる２つのセ
ツティングにおいて、該素子の出力に生ずる信号間の差
に比例する出力信号を検出回路が供給するようにする。

この第１実施例は、さらに磁界検知素子の異なる２つの
セツティングにおいて、該素子の出力に生ずる信号の差
の極性を表わす出方信号を検出回路が供給する。このセ
ンサはモータ整流回路に用いるにとくに適している。

さらにこの実施例は、磁界検知素子の出力信号値を該素
子の２つの異なるセツティング値において、サンプル回
路で定める。

本発明の第２実施例は、磁界検知素子のセツティングの
変動による該素子の出方信号の変動をＰ波回路で抽出す
る◇ この実施例はさらに、出力信号の変動を決定するための
振幅検出器を設け、またこのＴＭ幅検出器を同期検ｌＢ
器とする。

本発明の磁界センサの磁界検知素子を磁界検知トランジ
スタとし、変調器によってトランジスタのコレクタペル
ス電圧、あるいはコレクタ基板ｉ！Ｉ圧を変化させる。

以下図面により本発明を説明する。

第１図は本発明による誤差補正を使用し得る磁界検知素
子の複数個のセツティングにおける出方信号能を磁界Ｂ
の関数として示すグラフである。

図中線ａは、素子が所定の感度α、にセットされたとき
の出力信号への変化を磁界Ｂの関数として示すものであ
り、図示の如くこの変化は直線であり、これは理想的な
変化を示すものである。この線ａはＩｕ−０の軸に対し
Ｂ　−Ｂｏの点で交叉する。従って、Ｂｏの値はＩｕ−
０の出力信号を生ゼしめるために印加すべき値であり、
これは誤差に相当する。Ｂ−０に対する出力信号は工。

−■。となる。この場合の工。も誤差信号（電気的オフ
セット）である。この線ａは、数学的に次式で表わ・・
すことができる。

八−■。十α、Ｂ　　　　　　　−−−（１）この素子
を異なる感度、すなわち図示の例ではより低い感度α２
＆ニセツトしたとき、誤差信号が異なるセツティングに
対し無関係である場合には、線すが得られ、この線は次
式で表わし得る。

八−工。十α、Ｂ　　　　　　　−−−（２）本発明に
おいて、出力信号へを２つのセツティングで測定すると
、誤差信号工。を消去することができる。所定の磁界Ｂ
において、セツティングα、で出力信号へ□が得られ、
またセツティングα２で出力信号工ｕ２が得られたとす
ると、式（１）および（２）より次式が得られる。

例えばサンプリング（第８図）により値札、およびＩｕ
２を得るか、例えばセツティングを一定の周波数で変化
させＰ波器（第４図）によって出力・・信号よりａＣ成
分を抽出して得られる如く、式（３）によって磁界Ｂが
求められると、誤差信号工。の影脣は消去される。、１
ｉｊｉｉｂは誤差信号工。がセツティングαに対し無関
係であるとしたときに得られたものである。しかしこれ
が適用されないとすると、異なるセツティングα、（こ
対しｍｅが？ｌ　ラれ、この線Ｃは線ａに対しＢ　”　
ＢＲで交叉、シ、また誤差信号■□を示す。線Ｃは、次
式で表わされる。

Ｉｕ　−Ｉ□十α２Ｂ　　　　　　　　　　　　　−−
−＋４１Ｂ　−Ｂ　Ｒにおいて、線ａと線Ｃとは交叉す
るので、この式は次の如く表わされる。

几−■。＋（α、−α２　）ＢＲ＋α２Ｂ　　　　　−
−−（５１もし本発明により、セツティングα□におい
て、・所定磁界Ｂで出力信号工。、が得られ、またセツ
ティングα２（線Ｃ）において出力信号Ｉｕ２が得られ
ると、式（１）および（５）より次式が得られる。

Ｂ−（ａ、−ａ２）　（Ｉｕｌ−■ｕｇ）十ＢＨ−１６
）式（６）は、磁界検知素子が、線Ｃによりセツティン
グに基づく電気的誤差信号を有しているときは、初めの
磁気誤差Ｂ。（線ａ）の代りに磁気誤差顯が得られるこ
とを示している。すなわちＩ　ＥＲ＋＜ＩＢｏｌである
ときは、よりいっそうの改良が可能であることが判る。

（正と負のＢＲまたはＢ。、もしくはこれら双方が可能
である）なおりＲは感度αによって定まる。

第２図は本発明の原理を示す図である。第２図中の一番
上の線ａは、値α、とα２との間に値を変□゛化させる
感度αの可変値を示す。線すは、磁界Ｂ・の変化を示し
、この線はＢ−ｏとＢ　−Ｂｏの各値を通る。線Ｃは、
式（１）および（３）によって値八□とＩｕ２の間に変
化する信号Ｉｕを示し、この線はＢ−〇に対し値工□−
工。であり、Ｂ−Ｂｏに対し値■ｕ−〇である。Ｂ−ｏ
に対し、α、とα２間の変動により　ｆｇ号−に含まれ
る変調の振幅は零となる。次でこの信号をｐ波して変調
成分を除去すると、線ｄが得られ、この線は磁界Ｂと同
様に変化する。

第８図は本発明の第１実施例を示す。本回路は磁界検知
素子１として磁界検知トランジスタ２を有し、このトラ
ンジスタは２個のコレクタ接点８および４を有しており
、これらの間には全コレクタ電流が磁界の関数として分
布している。さらにこのトランジスタはエミッタ接点７
とベース接点５を有し、また場合により別個の基板接点
６を有している。電圧■。の電源端子９とエミッタ接点
７との間に設けたエミッタ電流源８によってエミッタ電
流をセット＆する。この例ではベース電圧を一定とする
。その理由はベース接点を１４にお１いて接地するから
である。このベースは基板に対しｄＣ電圧源１５により
バイアスを加えられる。

コレクタ接点８，４における電流の差を電流ミラー回路
によって出力１８に結合する。この電流ミラー回路は入
力をコレクタ接点８および４に接続した差動増幅器ＩＯ
とこの差動増幅器１０の出力に接続した互いに相等しい
抵抗１１および１２によって構成され、これらの抵抗１
１．１２は前記入力に結合しである。この形式の電流ミ
ラー回路１・はコレクタ接点３および４におけるコレク
タ電圧をそれぞれ相等しく維持する利点がある。出力電
流は出力１８に現われ、この出力電流が信号工。

である。この出力１８を差動増幅器１６の反転入力に接
続し、さらにこの入力を抵抗１７を通じ同゛じ差動増幅
器の出力１８に接続する。かくすると信号電流工。は出
力１８の電圧に変換される。この差動増幅器１６の非反
転入力には電圧源１９よりの電圧を供給する。差動増幅
器１６とＩＯとの動作によりこの電圧はコレクタ接点８
および４に゛も生じ、このため電圧源１９は磁界検知ト
ランジスタ２のコレクタ電圧をセットする。

例えば電圧源１５または１９の電圧を変化させることに
よって、コレクタベース電圧またはコレクタ基板電圧を
変化させる等の手段によりこの磁界検知トランジスタ２
の感度を変化させることができる。第３図の例ではこの
変化は電圧源１９の電圧で行い、これは第２図線ａに示
したパルス形の変化を行うものである。これにより出力
１８の電圧は抵抗１７を通ずる電圧に電圧源１９よりの
電圧を重畳させたものとなる。抵抗１７の電圧は差動増
幅器２０によって取除くことができ、この場合第２図線
Ｃに示す信号がその入力に現われる。

式（３）においてこれらより磁界が求められ一□と工ｕ
２との間の差をとることにより磁界の値が求め１られる
。第８図に示した実施例においてはサンプル回路２１お
よび２２を用いて値へ、とＩｕ２の測定を行うことがで
き、また差動増幅器２８によって差を求めることができ
る。これらのサンプル回路２１．２２は電圧源１９の電
圧変動と同期しているクロック発生器２５により動作し
、これによ１り第２図の線Ｃに示した信号が差動増幅器
２８の出力に生ずる。モータ駆動の場合において＆ま磁
界Ｂの極性のみが問題となる。このような場合に＆ま差
動増幅器は比較器として動作するように村４成し出力２
４の信号は（ａ、ｉａ、）　（几、−Ｉ□２）の項の符
号のみを表わす。

αの変動による信号工。の変動をＰ波器しこよって抽出
することも上の例の代案として可能である。

これはこの変動が磁界Ｂの変動の生じなし）周波数・範
囲内にあるときに限られる。この場合サンプル回路２１
．２２の代わりにｐ波器を挿入する。このような例を第
４図に示す。第４図の例で番ま、電圧源１９はｄＣ電圧
源を必要にして設けたものに対しａＣ電圧を有している
もので構成するのでノぐルス波形ではなく正弦波形で変
調される。すなわち第４図の実施例では、サンプル回路
２１と２２の代わりにａｏｔｔ圧源２６の周波数に同調
してｌ／）る帯域通過ｐ波器２８を設け、その後ろには
同期検出器２９を設ける。この同期検出器２９は電圧源
２６よりの信号で制御し、第２図に線ｅで示した信号が
磁界Ｂに比例する値として出力２４４こ現われる。

本発明で可能な実施例は図示のもののみに限らない。例
えば異なった種類の磁界検知素子を使用し、またその出
力信号も図示のものとは異なるようにして導出すること
もできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は磁界検知素子の出力信号工。をその素子の種々
のセツティングに対し磁界Ｂの関数として示す図表、 第２図は本発明の詳細な説明するための図表、第８図は
本発明の磁界センサの第１実施例の回路図、 第４図は同じく第２実施例の回路図である。 ｌ・・・磁界検知素子 ２・・・磁界検知素子トランジスタ ８、４・・・コレクタ接点　５・・・ベース接点７・・
・エミッタ接点 １０、１６．２０．２３・・・差動増幅器２９・・・検
出回路　　　　　２８・・・Ｐ波器。 ’＋ｔｉ　出Ｍ人　　エヌ・ベー・フィリップス・フル
ーイランペンファブリケン Ｆ２Ｏ，１ Ｆ２Ｏ，２ − − −Ｖ（ ＦＩ６．３ ＦＩ６．４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　検出した磁界の大きさを表わす信号を出力に供給す
   る磁界検知素子と、該素子の磁界感１をセットするセツ
   ティング回路とを具える磁界センサにおいて、 磁界検知素子の磁界感度のセツティングを変化させる変
   調器と、該素子の出力信号の変化をセツティングの変化
   の関数として検出する検出回路を具え、これより磁界の
   存しないときに出力に生ずる信号によって形成される誤
   差成分の影響を減少させることを特徴とする磁界センサ
   。 東磁界検知素子の異なる２つのセツティングにおいて、
   該素子の出力に生ずる信号間の差に比例する出力信号を
   検出回路が供給するようにした特許請求の範囲第１項記
   載の磁界センサ。 ＆　磁界検知素子の異なる２つのセツティング・におい
   て、該素子の出力に生ずる信号の差の極性を表わす出力
   信号を検出回路が供給するようにした特許請求の範囲第
   １項記載の磁界センサ。 表　磁界検知素子の出力信号値を該素子の２つの異なる
   セツティング値において、サンプル回路で定めるように
   した特許請求の範囲第２項または第８項記載の磁界セン
   サ。 翫　磁界検知素子のセツティングの変動による該素子の
   出力信号の変動をＰ波回路で抽出す１・・る如くした特
   許請求の範囲第１項記載の磁界センサ。 ・′ａ　出力信号の変動を決定するため振幅検出器を設
   けた特許請求の範囲第５項記載の磁界センサ０ ７、　振幅検出器を同期検出器とする特許請求の範囲第
   ６項記載の磁界センサ。 ＆　磁界検知素子をトランジスタとし、変調器によって
   該トランジスタのコレクタベース電圧を変化させる特許
   請求の範囲第１項ないし第７項のいずれかに記載の磁界
   センサ。 ９．　磁界検知素子を磁界検知トランジスタとし変調器
   によって該トランジスタのコレクタ基板電圧を変化させ
   る特許請求の範囲第１項ないし第８項のいずれかに記載
   の磁界センサ。