JPS5979172A

JPS5979172A - ホ−ル・磁界センサを用いた回路装置

Info

Publication number: JPS5979172A
Application number: JP58174422A
Authority: JP
Inventors: ハンスペ−テル・オイレンベルグ
Original assignee: Kernforschungsanlage Juelich GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Juelich GmbH
Priority date: 1982-09-23
Filing date: 1983-09-22
Publication date: 1984-05-08
Also published as: EP0106204B1; DE3235188C2; EP0106204A1; DE3235188A1; US4646014A

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、ホール電圧により磁束を検出するホール・磁
界センサを用いた回路装置であって、ホール・磁界セン
ナが制御電流路の抵抗の負性〃Ａ度係数（ＴＫ）を有す
る回路装置に関する。

ホール・磁界センサの温度係数が会性なので、ホール・
磁界センサの温度係数は、ポーＡ［圧のｆＩましくない
温度ドリフトｔ−生じさせる。

ホール電圧のこのような温度ドリフトを補償するために
、磁界センサ及び前置抵抗に直列に接続された定電圧発
生器を設けることＱよ公知である。このようにして磁界
センサに流れる制御電流リム制御電流路抵抗の９件の温
度係数のために、＋ンザの温度の上昇にともない増大す
る。。

これＶよ、磁界センサで温度の上列にともない生ずるホ
ール電圧の低下に逆に作用する。

この公知の回路で達成される改善は、もっばらホール電
圧の温度ドリフトの補償にとどまる。

その他の改善、たとえばポール・磁界センサの特性曲線
を線形化するための構成は、この公知の回路では、不可
能である。

本発明の課題ｔよ、ホール電圧の温度ドリフトを補償す
るだけでなく、ホール電圧に重畳をれるその他の障害電
圧の補償を可能とする回路装置を提供することである。

。本発明の基本的課題は、冒頭で記述した形式の回路装置
において、次のようにして解決される。すなわち実質上
温度に依存しない調節可能な前置抵抗を、ホール・磁界
センサの制御電流路に前置接続し、演算増幅器の反転入
力側を、磁界センサの１つの信号電圧接点に接続し、一
定の振幅の直流又は交流電圧を、接地電位に対して演算
増幅器の非反転入力側に、無電力で入力結合し、ホール
・磁界センサを流れる制御電流を、直流又は交流電圧に
よって牛ぜしめ、制御電流の値が、磁束が存在しない際
、入力結合される電圧と、前置抵抗と、信号電圧接点の
位置に依存して生ずる磁界センサの制御電流路の入力側
部分抵抗と、によって定まるようにし、磁界センサにお
ける温度変動により生ずる制御電流の変動が、適当に調
整された前置抵抗のもとで、ホール電圧の温度依存成分
を補償するようにしたのである。

冒頭で記述した公知の回路におけると同様に、本発明の
回路装置でも、センサの温度が上昇するにつれ、センサ
の制御電流が増大する１、シかし、本発明の回路装置で
は、制御電流を発生する電圧が、無電力で入力結合され
、制御電流は磁界センサの部分抵抗によってのみ定まる
。制御電流の変化によって、温度上昇の際に生ずるホー
ル電圧の低下に、逆の作用が働く。従って前置抵抗を適
当に設定すれば、ポール電圧が制御電流路の抵抗に比例
する温度領域で、回路装置の出力側に生ずる電圧におい
てホール電圧に対する温度の影響が補償される。

本発明の回路装置は、特段の措置を講じなくとも、充分
な精度で、小さい交番磁界を測定する場面で、使用する
ことができる。仁の場合、入力結合すべき電圧として交
流電圧を用い、ホール電圧を周波数選択的に測定できる
ようにするために、この交流電圧の周波数を交番磁界よ
り高くすれば、有効である。このようにすれば、本発明
の回路装置を、例えばオーミック零電圧の補償を要する
ことなく、使用することができる。

ホール電圧の温度依存成分の完全な補償を行うためには
、抵抗が実質上温度に依存し々い材料（例えばマンガニ
ン又はコンスタンタン）から成る線？、磁界センサの制
御電流路のためのリード線として設ける。

本発明の他の実施例によれば、接地電位と磁界センサの
第２の信号電圧接点との間に加わる電圧で、制御電流を
発生させるために入力結合される電圧を抑圧するために
、差形成が調節可能である差動増幅器を設け、差動増幅
器の第１の入力側音、磁界センサの第２の信号電圧接点
に接続し、差動増幅器の第２の入力側を、磁界センサの
出力側制御電流端子及び演算増＠器の出力側又は演算増
幅器の非反転入力側のいずれかに選択的に接続し、差動
増幅器の出力電圧が、温度補償されるホール電圧に相当
するようにした。

このようにすれば、入力結合される’ｔ（ｉ、圧により
生ずる基準レベルが除去される。その結果、入力結合さ
れる直流電圧のもとで、ポール電圧により、小さい磁界
の磁束を充分な精度で測定することも可能となる。

製造技術上の理由から、いわゆるオーミック零電圧の発
生は実質上不可避である。この零電圧は、零電圧の補償
のためになんらの措置を講じない場合、ホール電圧に重
畳され、従って差動増幅器の出力側に生ずる電圧に重畳
される。

入力結合される電圧を抑圧するため差動増幅器を設けた
本発明の実施例によれば、磁界センサの７電圧を補償す
るために、磁界センサの出力Ｉｆｌｌ＋制御電流端子と
演算増幅器の出力側との間に、実質上温度に依存しない
調節可能な抵抗を設け、差動増幅器の第２の入力側を、
演算増幅器の出力側ｊに接続した。

調節可能な抵抗は制御電流の大きさに影響を及婬式ない
。調節可能な抵抗は、演算増幅器の出力側から差動増幅
器の第２の入力ＩＩＩＩに供給される温度依存の電圧の
値を調節するために、使用することができる。調節可能
な抵抗を適当に設定することによ勺、オーミック零電圧
が抑圧される。。

零電圧の温度依存部分の補償は、差動増幅器を適当に調
整することにょシ行われる。かような場合次のように構
成すれば有利であることが判明した。すなわち差動増幅
器として、トリマを有する演算増幅器を設け、第２の演
算増幅器の非反転入力側を、第２の信号電圧接点に接続
し、演算増幅器の反転入力側を、トリマの摺動子に接続
し、トリマの２つの他の端子のうち一方を、第２の演算
増幅器の出力側に接続し、他方の端子を第１の演算増幅
器の出力側に接続した。

磁界センサの入力側制御電流端子と、第１の演算増幅器
に接続される信号電圧接点との間には、測定すべき磁界
により生ずるポール電圧の一部分が生ずる（対称構成の
ホール・磁界センサではこれは半波ホール電圧である）
。ポール電圧のこの部分によシ、磁界センサの温度のみ
ならず、測定すべき磁界によっても影響を受ける制御電
流成分が生ずる１、その結果まず、磁界センサの４″に
性曲線ですでに反転効果により存在している湾曲が強調
される。このような有害な影−を除去するために、本発
明の有利な実施例によれば、磁界センサの入力側制御電
流端子と、第１の演算増幅器に接続される信号電圧接点
との間に生ずるホール電圧の部分を補償するために、加
算器を、第１の演算増幅器の非反転入力側に前置接続し
、加獅器の入力側を、回路装置の出力側に接続し、入力
結合すべき電圧が他方の入力側に加わる。加算素子を介
して、ホール電圧に対して逆相に、回路装置の出方側に
生ずる電圧の一部分が負帰還される。これにょυ、測定
電圧における反転効果により生ずる特性曲線の線形誤差
が補償される。

以上のようにして、本発明の回路装置の使用する実施例
に応じて、ホール電圧による磁束の測定のため、磁束の
検出限界を低下させ、全体として、磁束が比較的大きい
値のときでも、測定精度を改善することができる。

本発明の回路部Ｗによシ、以上のようにして、感度は高
いが、大きい負性温度係数を有する磁界センサを、正確
な測定のために使用することが可能となる。。

本発明の回路装置の種々の実施例は図示されており、坩
下では、本発明の実＃１例を図面につき詳細に説明する
。

第１図は、ホール電圧の＠度依存部分を補償するための
、磁界センサを用いた回路装置を示す１．第２図は、入
力結合される電圧ｕ８　若しくはＵ８　　を抑圧する回
路部分を有する、磁界センサを用いた第１図の回路装置
を示す。第３図は、零電圧を抑圧し零電圧の湯度依存部
分を補償する回路部分を有する、磁界センサを用いた第
２図の回路装置を示す１．第４図は、磁界センサの特性
曲線を線形化する回路部分と差動増幅器の実施例を有す
る、磁界センサケ用いた第３図の回路装置を示す。第５
図は、第４図に図示した回路装置の具体的な実施例を示
す、。

第１図から明らかなように、ホール・磁界センサの制御
電流路１−１′には、調節可能な前置抵抗Ｒ，が前置接
続されている１、演鐘噌幅器ｏｐ、の反転入力側は、ホ
ール・磁界センサの信号面、圧接点２に接続されている
。接地電位に対（７演算増幅器ＯＦ、の非反転入力ｆｆ
１ｌｌにυ（１わる交流電圧ｕ８　　により、磁界セン
サを通って流れる制御電流１８　　が生ずる。磁束がな
い場合、制御電流ｉｔ３　　の値ｔよ、入力結合される
交流’ｔｉ７．圧ｕ８　　と、前置抵抗Ｒ，と、信号電
圧接点２−２′の位貿（図示したケースでは、信号電圧
接点は、中心点軸に７１シ鏡像対称に配置されている）
ＶＣより宇まる磁界センサの制御電流路の入力側の部分
抵抗と、により′ｉ！まる。磁界センサにおける温度変
動により惹起烙れる制御電流の変動は、ホール電圧に対
する温度変動の作用に対し逆であり、その結果ホール電
圧の温度依存成分は、適当に４１Ｍ節された前１〃抵抗
Ｒ１のもとで、補償される。

第２図は、本発明の回路装置の実施例を示す、。

第２図の回路装置は、第１図の回路装置を基礎として、
これに、差形成が調節可能である差動増幅器りを付加的
に設ける１、差動増幅器りは、出力電圧１１Ｈに含まれ
る入力結合される電圧ｕ８　　を抑圧する働きをする１
、そのために、第２図から明らかなように、差動増幅器
りの一方の入力側を、演算増幅器ＯＦ、の出力側又は演
ｑ増幅器ＯＰ１の非反転入力側のいずれかに選択的に４
ｇＨすることができる。

第３図に図示した回路装置の実施例は、第２図の回路部
ｆｎを基礎とするもので、これに、調節可能な抵抗Ｒ２
を、磁界センサの出力側制御電流端子１′と演算増幅器
ｏｐ、の出方側ｊとの間に、付加して設けた。差動増幅
器りの２つの入力側のうち一方は、抵抗Ｒ７の出力１）
ｌｌｉ　端子及び演算増幅器ＯＦ、の出力側に接続さ第
１る。抵抗Ｒ２を適当に調節することにより、差動増幅
器りには、零電圧に対応する電圧が供給きれる。但し零
電圧に対応する電圧は、出力電圧では抑圧をれる。

この回路構成のもとで、差動増１１￥Ａ器の乱１７４節
によリ、零電圧の温度依存部分が補償される。

卯、４図は、第３１冴に図示り、た回路実施例の差動増
幅ン居Ｉ〕の治利な（１１成例を示す。差動増幅器１）
幻、演算増’ｌ’ｉ”１器ＯＰ２と前置接続１Ｊまたト
リマＴとからも′η戒六ノＬでいる１、トリマＴけ、抵
抗只。

の適当な調節の後、零電圧の温度依存部分牙補イハする
ために、調整される。

抵抗Ｒ２け零電圧を補償する作用を：もつ１．トリマＴ
Ｆｉ、オーミック零電１圧の温度係数を袖０くする作用
をもつ。抵抗Ｒ１け、ホール電圧の温パ〔係数を補ｊ１
４する作用をもつ。

第４図には、更に、検出電圧における反転効果により生
ずる磁界センサの特性曲線の非線形性を補償するための
付加的な回路部分が図示されている。この回路部分け、
図示した態様で接続ケれた加算器日から構成されている
。その結果、回路装置の出力側に生ずる電圧ｕＨの一部
は、ホール電圧に対して逆相に、負帰還される。

この場合、抵抗ＲＬ５ｆ：調節することによシ、適当な
調整を行なう２゜第５図には、第４図に図示した回路装置の具体的な実施
例が図示さｉｔでいる。抵抗イ直、イ吏用した増幅器及
び使用したホール・磁界センサは、図に付記した数値や
型名力・ら明らめ・である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ホール電圧の温度依存部分を補イ賞するだめ
の、磁界センサを用いた回路装置の）。ロック回路図、第２図は、人ブＪ結合される電圧を抑圧
する回路部分を具備する、磁界センサを用いた第１図の
回路装置のブロック回路図、第３図は、零電圧を抑圧し
零電、圧の温度依存８１５分を補償する回路部分を具備
する、磁界センサを用いた第２図の回路装置のフ゛ロッ
ク回路［菌、第４図は、差動増幅器の実施同友ｒ）−磁
界センサの特性曲線を線形化する回路部分を具備する、
磁界センサを用いた第３図の巨［路装置のブロック回路
図、第５図は、第４図の回路装置Ｃ）実施Ｖ１のブロッ
ク回路図である。ＯＰＩ、ＯＰｚ　　・・・演算増幅器、Ｄ・・・差動増
１１輻著ま、ｉｏ　　・・・制御電流、　　２，２′・
・・イ言号市１圧接点、ｕＳ！Ｕ８・・・入力結合され
る電圧、１．１′・・・制御を流路、Ｔ・・・トリマ。ＦＩＧ、　２ＦＩＧ、　３

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　　ホール電圧によシ磁束を検出するホール・磁
界センサを用いた回路装置であって、ホール・磁界セン
サが制御電流路の抵抗の狗性温度係数を有する回路装置
において、実質上温度に依存しない調節可能な前置抵抗（Ｒ＋）を
、ホール・磁界センサの制御電流路に前置接続し、演算
増幅器（ＯＰ＊）の反転入力側を、磁界センサの１つの
信号電圧接点（２）に接続し、一定の振幅の直流又は交
流電圧（Ｕｓ又はｕ８）を、接地電位に対して演算増幅
器（ｏｐ、　）　　の非反転入力側に、無電力で入力結
合し、磁界センサを流れる制御電流（１８又は工。）を
、直流又は交流電圧（Ｕｓ又はｕｅ）Ｋよって生ぜしめ
、制御電流（１８又は工８）の値が、入力結合される電
圧と、前置抵抗（Ｒ＋）と、信号電圧接点（２，２’）
の位置に依存して生ずる磁界センサの制御電流路の入力
側部分抵抗と、によって定まるようにし、磁界センサに
おける温度変動により生ずる制御電流の変動が、適当に
調整された前置抵抗のもとで、ホール電圧の温度依存成
分を補償すること’ｘ　４？徴とする、ホール・磁界セ
ンナを用いた回路装置。
（２）抵抗が実質上温度に依存しない拐料力・ら成る線
を、磁界センサの制御電流路のための１ノード線として
設けた特許請求範囲第ｒｌ）項記載の、ホール・磁界セ
ンサを用いた回路装置。
（３）接地電位と磁界センサの第２の信号電圧接点（２
′）との間に加わる電圧で、制御電流（１８若しくは工
８）を発生させるために入力結合される電圧（ｕＦＪ若
しくけＵＳ）を抑圧するために、差形成が調節可能であ
る差動増幅器ＣＤ）を設け、差動増幅器ＣＤ）の第１の
入力側を、磁界センサの第２の信号電圧接点（２′）に
接続し、差動増幅器ＣＤ）の第２の入力側を、磁醒セン
サの出力四制御電流端子（１′）及び演算増幅器（ｏｐ
、）の出力側又は演１ｖ増＠器の非反転入力側のいずれ
かに選択的に接続し、差動増幅器の出力電圧が、温度補
償されるホール電圧（ＵＨ若しくはＵＨ）に相当するよ
うにした特許請求範囲第（１）項又は第ｔ２）項のいず
れかに記載の、ホール・磁界センサを用いた回路装置。
（４）磁界センサの零電圧を補償するために、磁界セン
サの出力側制御電流端子（１′）と演算増幅器（ＯＰ＋
）　の出力側との間に、実質上温度に依存しない調節可
能な抵抗（Ｒ２）を設け、差動増幅器ＣＤ）の第２の入
力側を、演算増幅器（ＯＰ＋）の出力側に接続した特許
請求範囲第（３）項記載の、ホール・磁界センサを用い
た回路装置。
（５）　　差動増幅器として、トリマ（Ｔ）を有する演
算増幅器（ＯＰ２　）を設け、第２の演算増幅器（ＯＰ
２　）の非反転入力側を、第２の信号電圧接点（２′）
に接続し、演算増幅器（ＯＰｘ　）の反転入力側を、ト
リマ（Ｔ）の摺動子に接続シ、トリマ（Ｔ）の２つの他
の端子のうち一方を、第２の演算増幅器（ＯＰ２　）の
出力側に接続し、他方の端子を第１の演算増幅器（ＯＰ
ｓ）の出力側に接続した特π「山１！求範囲第（３）項
又は第（５）項のいずれかに記載の１、ホール・磁界セ
ンサを用いた回路装置。
（６）磁界センサの入力側制御電流１端子と、第１の演
算増幅器（ＯＰ＋　）に接続される信号電圧接点（２）
との間に生ずるホール雷１圧の部分を補償するために、
加算器（Ｓ）を、第１の演算増幅器（ＯＰ、）の非反転
入力側に前置接続し、加算器（Ｓ）の入力側を、回路装
置の出力側に接続し、入力結合すべき電圧（Ｒ８もしく
はＵＳ　）　　が他方の入力側に加わるようにした特許
請求範囲第（１）項〜第（５）項のうちいずれか１項に
記載の、ホール・磁界センサを用いた回路装置。