JPS6013273A - 温度補償型ホ−ル効果センサ装置 - 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】 発明の背景 本発明は、一般に、ホール効実装置に係り、特に、ホー
ル効実装置の出力信号振ｉＪに現われるオフセットエラ
ー及び温度に関係した変化を補正するようにホール効実
装置の出力信りを補償すると共に、スレッシュホールド
レベルを設定する手段をなすような装置に係る。

公知技術の説明 ホール効実装置に電流を流し、この電流に直角に磁界を
かけた時には、電流及び磁界の両方に垂直に゛正位が形
成される。基本的なホール効果感知素子又は装置は、典
型的に、４つの電気接点を含む半導体物質のブロックで
ある。ホール効実装置又は素子は、標準へイポーラ処理
技術を用いてＮ−ｅｐｉ材ネ゛１から形成される。ｅｐ
ｉ材料の領域は、Ｐ＋アイソレーション拡散を用いて分
離され、そしてＮ十エミッタ拡散を用いて４つの電気接
点が形成される。これら接点の２つは、ホール効実装置
をバイアスするための電源に接続され、他の２つの接点
は、ホール効実装置の出力端子として働く。ホール効実
装置又はセンサは、定電流電源もしくは定電圧電源によ
ってバイアス又は駆動される。定電圧電源を用いる時に
は、ホール効実装置の出力に一定のオフセットが現われ
るが、装置の感度は温度と共に変化する。定電流電源を
用いる場合には、装置の感度は一定であるが、温度と共
に変化するオフセラＩ・電圧が出力に現われる。

感知及び／又は切り換えの分野、例えば直線又は回転位
置センサにホール効実装置を用いることは公知である。

過酷な環境で作動する遠隔作動センサがこの業界で強く
要望されているために、ホール効実装置又はセンサの使
用量が益々増えてきている。ホール効実装置又は素子に
は出力信号にオフセット及び感度ドリフトが生じるとい
う問題があるために、重要な用途への利用が限定されて
いる。

物体の位置又は変位を検出する装置は公知である。例え
ば、米国特許第２．９８７．６６９号には、馬蹄形永久
磁石の磁極間に２つのホール効実装置を並置関係で配置
したホール効果感知装置が開示されている。ホール効実
装置の出力端子は、直列に接続される。ホール効実装置
と磁石の磁極との間には、軟鉄の可動フラットプレー１
・が配置される。位置を感知すべき物体は、可動フラッ
Ｉ・プレートと共に動くようにこのプレートに取り伺け
られる。軟鉄で形成された一対の固定フラットプレート
が、ホール効実装厘と可動フラットプレート 配置される。ホール効実装置の出力は、ゼロ位置指示を
与える。

米国特許第４，０８６、５３３号には、回転素子の角度
位置を測定するホール効実装置が開示されており、これ
は、対称的な励磁回路を形成する第１及びｉ２の並列配
置の磁石を備え、ホール効果素子はその軸上に配置され
る。回転素子は、軟かい磁性材で形成された第１及び第
２の部分を有しており、これらは、第１及び第２の磁石
を各々交互に通るように成る角度づらされていて、第１
及び第２の互いに逆向きの横方向磁界成分Ｈをホール効
果素子に形成し、これにより、ホール効果素子は、回転
素子の角度位置を指示するように極性が逆転する信号を
発生する。

本発明は、ホール効実装置もしくは素子の温度変化につ
れて生じる該装置の出力信号レベル又は値の変化が補償
されないことを含む公知技術の種々の問題を解決するも
のである。温度変化によってホール効実装置の出力信号
レベルが変化すると、ホール効果センサ装置は異なった
磁界強度で切り換わることになる。更に、多数の公知の
ホール効実装置は、オフセット電圧を呈し、これに対し
て補償が与えられない。このオフセラＩ・電圧は、ゼロ
磁界入力に対する出力電圧を表わしている。オフセット
の程度及び方向は、装置によってばらつきがあり、製造
処理によって異なる。公知のセンサ装置では、オフセッ
トが補償されないために、感度にばらつきが生じる。又
、多くの公知ホール効果センサ装置では、ｌ・リップに
対するスレッシュホールド値が固定であり、トリップ値
を変えたりトリップ値を所定の値にセットしたりする機
能がない。多くの公知ホール効果センサ装置では、温度
によって影響されない一定又は固定のヒステリシスも、
色々な値に切り変えられるヒステリシスも与えられない
。

発明の概要 本発明は、移動部材の位置を感知して移動部材の位置又
は変位を表わす出力信号を与える装置を提供する。この
装置は、磁界の付与及びその後の除去を感知して一定利
得の増Ｉ＋］器に出力信号を与えるホール装置を備えて
いる。この一定利得増１−１器には、該増［１〕器の利
得を調整すると共に、ホール装置から受けたオフセント
電圧をゼロにするような手段が設けられている。この一
定利得増ｒｌｊ器の出力は、感度補償・ヒステリシス回
路へ人力され、該回路は、正に向かうスレッシュホール
ドトリップレベルを比較器にセットする手段を備えてい
る。又、負に向かうスレッシュホールドトリップレベル
をセットする手段も設けられている。比較器の実際の正
及び負のトリップレベルが、所与の磁界に対して同じま
まであって、温度にも無関係であるし、温度の影響を受
けるホール装置からの信号レベルにも無関係であるよう
に、正及び負に向かうスレッシュホールドトリ・２プレ
ベルに温度補償を与える手段が設けられている。

又、負に向かうスレッシュホールドトリップレベルが、
正に向かうスレッシュホールドトリップレベルの所定の
割合であるように、ヒステリシスの量を変える手段が設
けられている。この装置は、一定のヒステリシス比を有
している。

本発明によって与えられる効果は多数あるが、その１つ
は、センサ装置の感度分布を狭くすることである。木発
明においては、正に向かうスレッシュホールドトリップ
レベルをセットできると共に、負に向かうスレッシュホ
ールドトリップレベルもセットすることができ、これに
より、ヒステリシスの値も変えることができる。本発明
では、固定のヒステリシス比が与えられる。又、木発１
す１では、正に向かうスレッシュホールトドす・ンブレ
ベル及び負に向かうスレッシュホールトドる。装置の感
度は調整可能である。

以下の訂細な説明を理解し易くすると共に、この業界へ
の影響をよりり］らかにするため、以上に本発明の重要
な特徴及び効果を一例として若干広範に要約した。もち
ろん、木発明には、特許請求の範囲の要旨を構成する更
に別の効果があり、これについては、以下で説明する。

本発明のその他の特徴は、同様の素子が同じ参照番号で
示された誰何図面を参照どした好ましい実施例の以下の
工Ｔ、細な説明から明らかとなろう。

好ましい実施例の説明 さて、誰何図面の特に第１図には、本発明によるホール
効果センサ装置が、参照番号１０で一般的に示されてい
る。このホール効果センサ装置１０は、厚膜ハイブリッ
ド回路として実施され、ＴＣＲの低い厚膜抵抗器をセラ
ミック基体上に右するデジタルホール効果センサ集積回
路を組み込んでいる。ホール効果センサ装置１０は、ホ
ール装置即ち素子１２を備えており、その出力は、リー
ド１６及び１８を経て差動増Ｉ’ｌｌ器１４の入ツノへ
接続される。ホール装置即ち素子１２１±、チ、ンプ間
の熱及びストレス勾配により生しるＩＪｊブｊ（Ｒ−号
（ジー１１６及び１８）のオフセ・ント及びド１ノフト
を減少するように交差結合形態で接続された４個の等し
く整合されたホール素子で構成される。

ここに開示する実施例では、差動増＋１器１４４土、エ
ミッタ接続の差動増１１１器である。差動１冑（１１器
１４の出力は、リード２２及び２４を経て感度ネ１１償
・ヒステリシス回路２０の入力に接続される。この補償
会ヒステリシス回路２０の出力ｔ±、１ノー１ζ゛２８
及び３０を経て比較器２６の入力に接続される。比較器
２６の出力は、リード３４を経て出力駆動装置３２の人
力に接続される。この出力駆動装置３ｚの出力は、リー
ド３８を経てオープンコレクタの出力トランジスタ３Ｇ
のベースに４哀続される。この出力トラソジスタ３６の
コレクタＣ±。

リード４２を経て出力端子４０に接続される。ホール効
果センサ装′ＦＪ：　ｌ　Ｏの出力信号【ま、必要にｌ
芯じて使用するように端子４０から取り出すこと力（て
きる。電圧レギュレータ４６への入力端子として端子４
４に印加される電圧Ｖｃｃは、電圧レギュレータ４６の
出力電圧を調整された値３．３ボルトに保持するように
、＋４６５ボルト力）ら＋２４ボルトまで変えることが
できる。電圧レギュレータ４６からの３．３ボルトの出
力電圧ｔよ、ＩＪＦ’　４８　ヲ経テ＊−ル効果センサ
装置１０の所要の素子へ供給される。

第１図に示されたホール効果センサ装置ＩＯの全体的な
作動については、リード１６及び１８に現われるホール
装置１２の出力信号の大きさが、与えられる磁界１５０
大きさと共４こ変イヒする。この出力信号は、オフセ・
ント電圧及び信号電圧の２つの成分で構成される。ント
ール％　Ｅ　１２１こ与えられる磁界がゼロであると、
出力信号を土、オフセット電圧のみとなる。ホール装置
１２略こ４土、電圧レギュレータ４６によって一定の７
ζイアス電圧が与えられるので、ホール装置１ｚの温１
隻力り１′［動中の室温から変化してもオフセ・ント電
圧のイ直ｔ±一定のま−である。ここに開示する実施仔
１のＪ昌合、室温におけるオフセット電圧の典型的な値
は、−〇、７ないし＋０．７ミリボルトであるが、公称
値はは（ゼロである。ホール装置１２が垂直方向の磁界
１５を受けた時には、この磁界１５の存在によって生じ
る信号電圧が出力信号に含まれる。ここに開示する実施
例では、室温においてこの磁界により生じる信号電圧の
典型的な値が、磁束密度１００ガウス当たり　１．５な
いし２．０ミリポルトであり、これを通常装置の感度と
称する。磁界により生じる信号電圧の値もしくはレベル
は、通常は、ホール装置１２の温度上昇と共に減少する
。ホール装置１２の出力信号は、リード１６及び１８を
経て差動増［［Ｊ器１４へ人力される。この差動増１ｔ
Ｊ器１４は、温度に対して利得が固定即ち一定の増ｉｊ
器である。差動増Ｉ＋］器１４の回路には、ホール装置
１２からのオフセット電圧入力の値及び極性を補償し、
ひいては、差動増１１’ｌ器１４の信号出力からオフセ
ット電圧を排除するための手段が設けられている。差動
増１１］器１４の作動の詳細については、第３図を参照
して説明する。差動増巾器１４からの出力信号は、ホー
ル装置１２からの出力信号の値が温度と共に変化するた
めに依然として温度と共に値が変化するが、これは、感
度補償・ヒステリシス回路２０へ入力される。

この感度補償・ヒステリシス回路２０には、温ｆ’Ｊ−
変化により生じるホール装置１２からの信壮出力のレベ
ルの変化を補償して、所定の値の磁界付与に対して温度
変化のためにホール装置１２からの信号出力のレベルが
変化しても、比較器２６の実際のスレシュホールドトリ
ップ点が、ホール装置１２に与えられた所定値の磁界に
対して同じであるように補償する手段が設けられている
。

更に、感度補償・ヒステリシス回路２０には、正に向か
うスレシュホールドトリップ点の値もしくはレベルをセ
ットすると共に、この正に向かうスレンシュホールド値
より小さい値の負に向かうスレッシュホールドトリップ
点もセットする手段がｌ没けられている。負に向かうス
レッシュホールドトリップ点は、正に向かうスレッシュ
ホールドの値の成る割合であってこの割合を選択及び固
定することができ、従って、ホール装置１２から磁界を
取り去った時に比較器の状態変化に対するヒステリシス
が与えられる。又、正に向かうスレ・ンシュホールドト
リップ点と、負に向かうスレ・ンシュホールドトリップ
点との両方を温度補償する手段も設けられている。比較
器２６の信号レベル出力の変化は、出力駆動装置３２の
入力へ送られ、比較器２６の状態変化を表わす。出力駆
動装Ｈｇ３２は、出力信号が端子４０に現われる出力ト
ランジスタ３６へ付加的なベース駆動を与える。

第２図には、温度に対して安定な調整された電圧をホー
ル効果センサ装Ｂｔｏに与える／くンドキャップ電圧レ
ギュレータ４６が示されている。

温度に対して安定な調整された電圧は、／〜イアス電圧
の変化により生じるホール装置１２からのオフセット電
圧のドリフ）・を最小限にするか又は木質的に除去する
ために必要とされる。バンドギャップ・レギュレータ４
６の基準電圧は、トランジスタ５０及び５２より成る基
本的な２トランジスタ・バンドギャップ・セル及び抵抗
５４及び５６によって形成される。ジー１４８に現われ
る出力電圧は、直列接続された抵抗５８及び６０によっ
て３．３ボルトにセットされる。トランジスタ５０及び
５２は、バンドギャップ・レギュレータ４６のフィード
バック・ループに接続され、増Ｉｌｌ器６２はそれらの
コレクタ電位を感知し、そして２つのトランジスタ５０
及び５２が等しいコレクタ電流で作動するまでそれらの
共通ベース電圧全調整する。！・ランジスタ５０の面積
は、トランジスタ５２の面積　の１０倍であり、従って
、電流密度比がｌＯＯ１２なり、抵抗５４にまたがって
６０ミリボルトの電圧差Ｖｂｅが形成される。

抵抗５６にまたがって形成される電圧ｖ１は、次式で表
わされる。

式＃ｌ： Ｖｌ＝２　（Ｒ５６／Ｒ５４）（Ｖｂｅ　ｌ”＝ｙンジ
スタ５２−Ｖｂｅ）ランジスタ５０） ＝２　（Ｒ５６／Ｒ５４）（ＫＴ／（１）Ｉｎ（Ｊｌ／
Ｊ２） Ｊｌ／Ｊ２は、トランジスタ５０とトランジスタ５２と
の電流密度比を表わしている。上記式＃１から、Ｖｌが
、正の温度係数を有していることに注意されたい。抵抗
比Ｒ５６／Ｒ５４を適切に選択することにより、ｖｂｅ
トランジスタ５２の負の温度係数を打ち消すように、Ｖ
ｌの温度係数を調整することができる。Ｖｂｅ　）ラン
ジスタ５２とＶｌとの和によって、温度補償されたバン
ドギャップ基準電圧（Ｖ　ｒ　ｅ　ｆ）が形成される。

Ｌヱ」： Ｖｒｅｆ＝Ｖｂｅトランジスタ５２＋ ２　（Ｒ５６／Ｒ５４’）（ＫＴ／ｑ）ｌｎ（Ｊｌ／Ｊ
２） リード４８に現われる出力電圧は、抵抗５８及び６０に
よって３．３ポルｉ・にセー２１・され、これは、差動
増１１Ｊ器１４及び感度補償・ヒステリシス回路２０に
対する正の供給電圧として用いられる。

第３図に示されたように、ホール装置１２の＋及び−出
力は、エミッタ接続の差動増ｒｌ器１４の入力に接続さ
れ、十出方は）・ランジスタロ６のベースに人力され、
−出力はｉ・ランジスタロ４のベースに入力される。差
動増１１器１４の電圧利得は、次式で与えられる。

式＃３： Ａｖ＝ｇｍ抵抗６８＝ｑＩｃ抵抗６８／２ＫＴ式＃３か
ら、利得Ａｖが、負の温度係数を有していることに注意
されたい。温度に対して一定の利１１子を得るために、
抵抗７ｏないし７８及び抵抗８０より成る相互コンダク
タンス補償構成体が使用される。式＃３から、Ｉｃを絶
対温度Ｔに１し例させることにより、温度に対して一定
の利得を得ることができる。良く知られているように、
トランジスタのベース同志を接続しそしてエミッタ同志
を接続すると共に、トランジスタの１つを成る電流で作
動させようとする時には、Ｖｂｅが同じであるから、他
のトランジスタも同じ電流で作動する。それ故、リード
８２．８４及び８６には同じ値のＩｃが流れる。第３図
において、Ｉｃは、電圧Ｖｘ（端子８８に印加される）
からトランジスタ７８のＶｂｅを引いたものと抵抗８０
とによって導出することができる。これは、以下の式で
表わされる。

犬！」： Ｉ　ｃ＝　（Ｖｘ−Ｖ　ｂ　ｅ　）ランジスタフ８）／
抵抗８０ Ｖｘに式＃２のバンドギャップ基準電圧（■ｒｅｆ）を
代入すると、式＃４は次ぎのようになる。

式」し上　： Ｉｃ＝（Ｖｂｅ）ランジスタ５２ ＋　２　（ＫＴ／　ｑ）　ｌ　ｎ　（Ｊ　１／Ｊ　２）
（Ｒ５６／Ｒ５４）−Ｖｂｅ　トランジスタ７８）／抵
抗８０ Ｖ　ｂ　ｅ　ｌ−ランジスタ５２をＶｂｅ１・ランジス
タフ８に等しくセットしそしてＪｌ／Ｊ２＝０にセラｉ
・することにより、式＃４は次ぎのようになる。

式＃６： Ｉ　ｃ＝４．６　（ＫＴ／ｑ）（抵抗５６／抵抗５４）
／抵抗８０ 式＃６を式＃３に代入することにより、次ぎのようにな
る。

式＃７： Ａｖ＝２．３（抵抗５６／抵抗５４） （抵抗６８／抵抗８０） 従って、差動増［１ｊ器１４の電圧利得は、これで、抵
抗５６／抵抗５４及び抵抗６８／抵抗８０の抵抗比のみ
によって左右されることになる。抵抗５４及び５６は、
チップ七にあって、イオンインプランテーションされた
抵抗であるから、温度係数が等しく、それらの比は、温
度に対して一定のま工である。抵抗６８及び８０は、セ
ラミック基体」−でチップ以外のところに配置された外
部厚膜抵抗であって、温度係数が等しく、従って、これ
ら抵抗の比は、温度に対して一定に保たれる。

これらの比は両方共、温度に対して一定に保たれるから
、差動増巾器１４の利得は温度に夕・１して−定に保た
れ、ポール装置１２から受けた入力信号のレベルが減少
する場合には、差動増１１１器１４からの出力信号のレ
ベルも減少する。差動増巾器１４が、一定利得の増＋１
］器であったとしても、利得の程度即ち値を、ホール装
置１２の感度変化を調整するようにレーザトリミング抵
抗８０によって変えることができる。ホール効果センサ
装置１０は、既知の磁界中に配置され、差動増１１Ｊ器
１４の利得は、該差動増巾器１４に所望の出力が得られ
、これによって、プロセスに関係したパラメータにより
生じたホール装置１２の感度変化が１Ａ除されるまで、
レーザトリミング抵抗８０によって調節される。オフセ
・ント及びドリフトに対する差動増ＩＪ器１４の影響を
少なくするため、トランジスタ６４及び６６に対して大
面積の交差結合り第１・入力対が使用される。

ホール装置１２はどれも成る程度のオフセット電圧を有
しており、一定のバイアス電圧でオフセット電圧の値が
一定に保たれたとしても、依然オフセット電圧が存在し
て差動増１１］器１４からオフセットを生しさせる。又
、抵抗９ｏも、セラミック基体上でチップ以外のところ
に配置された外部Ｊ＄　ｉｌｌ抵抗である。抵抗６８及
び９ｏは、ポール装置１２から受けるオフセ・ント電圧
信号に対して調整を行なってこれを打ち消すようにレー
ザでトリミングされる。ホール効果センサ装置１゜は、
磁界が存在しない位置に配置され、差動増ＩＪ器１４の
出力が監視される。オフセットの極性が負の場合は、出
力がゼロになるまで抵抗９ｏがレーザトリミングされる
。同様に、出力の極性が正の場合には、出力がゼロにな
るまで抵抗６８がレーザトリミングされる。良く知られ
たように、チップから離れたところに抵抗が設けられ、
そのうちの１つの抵抗は、一定電圧利得増＋ｔＪ器の利
得を調整するようにレーザトリミングされ、他に２つの
抵抗は、ゼロオフセラ］・を除去即ちゼロにするように
レーザトリミングされる。

この点において、ホール装置１２は、オフセット電圧を
含む出力信号を、差動増ＩＩ器１４の形態の一定利得増
ＩＩＪ器へ与える。差動増１］ｊ器１４には、その利得
を調整すると共に、オフセット電圧を除去即ちゼロにす
る手段が設けられている。

差動増［１」器１４の出力信号は、オフセット電圧が除
去された状態で端子９２及び９４に現われるが、所定レ
ベルの磁界に対する出力信号のレベル（ホール装置感度
）は、ホール装置１２からの信号のレベルが温度と共に
変化するので、温度と共に変化する。ホール装置１２の
出力信号のオフセット電圧部分を除去すると、製造され
た装置の感度のばらつきが少なくなる。典型的に、公知
の装置は、３００ガウス±１００ガウスでトリップする
ような仕様になっている。このような広いばらつきは、
オフセット電圧が除去もしくはゼロにされないためであ
る。非常に正確な磁界において装置を切り変えねばなら
ない場合には、３００ガウス±１００ガウスというよう
な仕様の装置では不適当である。

第４図を説明すれば、差動増１１Ｊ器１４の出力は、入
力端子９６及び９８に送られる。端子９４は端子９６に
接続され、そして端子９２は端子９８に接続される。こ
れらの入力端子９６及び９８はトランジスタｌＯＯ及び
１０２のベースに各々接続されている。ホール効果セン
サ装置１０の実際のスレッシュホールドトリップレベル
は、抵抗１０’４の値によってセットされ、スレッシュ
ホールドトリップ電圧は、抵抗１０４にまたがって発生
される。抵抗１０４は、温度係数の低い厚膜抵抗であり
、温度係数は５０ｐｐｍである。抵抗１０４にまたがっ
て発生される電圧（ＶＲ１０４）は、抵抗１０４に流れ
る電流と抵抗１０４の値との積に等しい。リード１０６
は、比較器２６の十入力端子をリード１０８に接続し、
リード１０８はトランジスタ１００のエミッタをトラン
ジスタ１１０のコレクタに接続する。ジー１１１２は、
比較器２６の負の入力端ｆ−をリード１１４に接続し、
リード１１４は、トランジスタ１１６のコレクタを抵抗
１０４に接続する。磁界が存在しない場合には、ホール
装置１２は、オフセット電圧より成る出力信号を発生す
る。このオフセット電圧は、差動増Ｉ＋］器１４によっ
てゼロにされ、従って、感度補償・ヒステリシス回路２
０への入力はゼロである。ホール装置１２に磁界をかけ
た時には、これにより生じる感度補償・ヒステリシス回
路２０への人力信号によって、トランジスタ１００及び
１０２のベースが、成る点で離れるように動かされ、従
って、比較器２６への入力は、その差がゼロとなり、こ
の点で、比較器２６はトリップし、その出力は、低レベ
ルから高レベルへと変化する。

トリップ点に達する前は、正の入力が、負の入力よりも
、抵抗１０４間の電圧分だけ小さく、従って、比較器２
６が！・リップするまでには、正の入力が、抵抗１０４
間の電圧値以」二に動かなければならない。比較器２６
は、その両人力が等しくなるか、又は、はｙ等しくなっ
た時にトリップする。比較器２６がトリップした後、リ
ード１１８に現われる比較器２６の出力は、以下に述べ
る回路とあいまって、抵抗１０４の電流を所定の割合だ
け減少させる。抵抗１０４の電流が減少されるので、ス
レッシュホールドトリップレベルの値が減少される。ホ
ール装置１２から磁界を取り除く時には、ホール装置１
２に磁界を与えた時に佳較器２６を最初にトリップさせ
るのに必要とされた磁界の値よりも低い値に磁界の値を
減少させて、比較器２６を前の状態へトリップさせて戻
さねばならない。抵抗１０４に流れる電流の値が変わる
ことにより、比較器２６のトリップ点即ちレベルが変化
しく下がり）、ヒステリシス機能が与えられる。

抵抗１０４の電流（２Ｉ　ｘ）の値を決定しセットする
回路は、リード１２６の電流（Ｉｘ）が流れるところの
抵抗１２０、トランジスタ１２２及びトランジスタ１２
４の直列接続体で構成される。電流Ｉｘの値は、基本的
に、リード４８に現われる一定の調整された電圧の値と
、抵抗１２０．１２３及び１２５の値とによって決定さ
れる。抵抗１２０は、ｅｐｉ抵抗であり、ホール装：ｌ
、　ｌ　２の製造に用いられたものと同じｅｐｉ材料で
構成される。特定の値の抵抗１２０によってリード１２
６に電流Ｉｘが確立されると、トランジスタ１２４．１
２８及び１３０より成るＰＮＰ電流ミラーが与えられる
。電流Ｉｘは、トランジスタ１２８、トランジスタ１３
０及びトランジスタ１２４に流れる。トランジスタ１２
８及び１３０の電流は、ダイオード１３２及びダイオー
ド１３４のカソードにおいて合成されて、２Ｉｘとなり
、トランジスタ１３６に流れる。トランジスタ１３８は
、この時点では導通しない。トランジスタ１３６は、ｉ
・ランジスタ１３６．１３７．１１６及び１１０より成
るＮＰＮ電流ミラーの１部であり、従って、電流２Ｉｘ
はトランジスタ１１６及びＩ・ランジスタ１１０にも流
れる。

前記だように、ホール装置１２に磁界をかけた時には、
その出力信号が、差動増巾器１４によって増巾され（オ
フセット電圧がゼロにされ）、感度補償・ヒステリシス
回路２０の端子９６及び９８に送られて、比較器２６の
正のヌカが比較器２６の負の入力を越えるようにさせる
と共に、比較器２６をトリップさせる。比較器がトリッ
プし、その出力が低レベルから高レベルになると、比較
器２６の出力信号は、出力駆動装置３２の入力に送られ
るだけでなく、リード１１８を経てトランジスタ１３８
のベースにも送られて、該トランジスタ１３８をオンに
し、この導通によって、抵抗Ｒ１０４の電流が減少する
と共に、負に向かうスレッシュホールドトリ・ンプ点が
新たな低い値にセットされて、ヒステリシスが与えられ
る。抵抗１０４の電流が２Ｉｘから減少する程度は、ト
ランジスタ１２８及び１３０のマルチやコレクタのクロ
ス・バー拳マトリクスにおいてなされる特定の接続によ
って決定される。ここに開示する実施例においては、ト
ランジスタ１３０の３つのコレクタがリード１４０に接
続され（り一ド１４０はタイオード１３２のアノードに
接続される）、そして他のコレクタがリード１４２に接
続される（ジー１１４２はダイオード１３４のアノード
に接続される）。トランジスタ１２８の４つのコレクタ
は、全て、リード１４２に接続される。比較器２６から
の出力が高レベルであることによってトランジスタ１３
８が導通すると、電流２Ｉｘが３／８に減少される。と
いうのは、電流２Ｔｘのこの部分が、トランジスタ１３
６ではなくてトランジスタ１３８に流れるからである。

正に向かうスレッシュホールドトリップ点は、抵抗１０
４間に生じる電圧によって決定され、次ぎのように定め
られる。

式＃８： ＋ＶＲ１０４＝　（Ｒ１０４）（２Ｉｘ）ホール装置１
２からの増１１された出力信号がＶＲ１０４を越えた時
には、比Ｉ咬器２６の出力が高レベルに切り換わり、抵
抗１０４に流れる電流は、ダイオード１３２のアノード
に接続されたコレクタの数によって快足された一定の割
合だけ減少される。この割合は、１２．５％という個々
の増分でマスクプログラムできる。負に向かうスレッシ
ュホールドトリップ点は、今や、正に向がうスレッシュ
ホールドの一定の割合となり、次ぎのように定められる
。

弐＃９ニ ーＶＲ１０４＝　（１−ｎ／８）（２Ｉｘ）（Ｒ１０４
） 但し、ｎ＝ｏないし７ 式ｉｔ　８及び９は、どちらも、Ｉｘの直接的な関数で
あり、従って、両スレッシュボールドは温度補償される
。ホール効果センサ装置１ｏは、次式で定められたヒス
テリシス比を有している。

式」二し曳　： に 但し、Ｋ＝（１−ｎ／８） 正に向かうスレッシュホールドトリップ点又は値と、負
に向かうスレッシュホールドトリップ点又は値の両方が
温度補償されるので、両トリップ点又は値は、温度と共
に上下し、ホール効果センサ装置１０は、該装置の温度
に拘りなく、ホール装置１２に磁界が与えられた時には
常に磁界の同じ値において正に向かう方向でトリップし
、且つ又、ホール装置１２から磁界を取り去る時には常
に磁界の同じ値において負に向かう方向でトリップする
。例えば、室温にあるホール装置１２に所定の値の磁界
をかけた場合には、ホール装置１２が、出力電圧ｙを発
生する。この同じ室温において、ｅｐｉ抵抗１２０によ
って特定の値のＩＸがセットされ、作動増ｒｌＪ器１４
からの信号が端子９６及び９８に与えられた時には、抵
抗１０４に２Ｉｘが流れる。抵抗１０４に流れるこの２
工Ｘにより、成る特定の正に向かうスレッシュホールド
トリップ点がセットされる。さて、ここで、ホール装置
１２の温度が上Ａして、信号出力即ち出力電圧がｏ、５
ｙに下がったとする（これは、ホール装置１２の等価抵
抗が１００％増加したことを意味する）。抵抗１２０は
、チップ上にあり、ホール装置１２と同じｅｐｉ材おｌ
で形成され、そして同じ温度を受けるので、抵抗１２０
の実効抵抗値も１００％増加すると考えるのが妥当であ
る。

それ故、Ｉｘは、０．５Ｉｘまで５０％減少し、そして
２Ｉｘは、０．５（２Ｉｘ）まで５０％減少し、これに
より、正に向かうスレッシュホールドトリップ点も５０
％減少させる。それ故、比較器２６の実際の正に向かう
トリップ点は、与えられた所定値の磁界に対して、同じ
となる。実際の負に向かうトリップ点も、所定値の磁界
に対して同じに保たれる。というのは、抵抗１０４に流
れる電流は、比較器２６が低レベルから高レベルへトリ
ンブした後も、０．５（２Ｉｘ）の５／８のままだから
である。温度の変化に対する補償は、比較器２６の入力
において、比較器２６へのスレッシュホールドトリンプ
点もしくは値が変えることによって達成されることが明
らかであろう。

要約すれば、ホール装置１２の出力電圧を利得アップ即
ち増１＋Ｊする一定利得増１１１器（差動増ｔｌＪ器１
４）の形態の手段が提供されたことが明らかであろう。

ホール装置１２の出力電圧は、オフセット電圧及び信号
電圧で構成される。差動増巾器１４には、チ・ンプから
外れたところにある厚１１り抵抗６８及び９０の形態の
手段が設けられていて、これらは、ホール装置１２から
受けたオフセット電圧信号に対して調整を行なってこれ
を打ち消すようにそれらの抵抗値を変えるよう、レーザ
トリミングされる。差動増Ｉｌｌ器１４の抵抗８０は、
チンプから外れたところにある厚膜抵抗であり、これは
、若干のＩｃ電流をセットすることにより差動増［１］
器１４の利得をセットもしくは変更する手段をなすよう
にレーザトリミングされる。

正に向かうスレッシュホールドトリップ点即ちレベルを
比較器２６にセットするための手段が抵抗１０４の形態
で設けられており、この抵抗には電流２Ｉｘが流れるこ
とによってスレッシュホールドトリップ点電圧が発生さ
れる。Ｉｘは、抵＃Ｅ　１２０．１２３及び１２５の値
、並びに電圧レキュレータ４６からの一定電圧によって
セットされる。抵抗１２０は、ホール装置１２と同しｅ
ｐｉ材料で形成され、同じ温度係数を有している。

Ｉｘは、ＰＮＰ電流ミラーによって２倍にされて、２Ｉ
ｘどなり、これは、Ｎ　Ｐ　Ｎ電流ミラーによって抵抗
１０４に流れるようにセットされる。

ＰＮＰ電流ミラーのクロスパー−マトリクスは、抵抗１
０４に流れるようにセットされた電流の減少量を決定す
ることにより、比較器２６が正に向かうスレッシ、ホー
ルドトリップ点でＩ・リップした後、負に向かうスレッ
シュホールドトリップ点即ちレベルの値を比較器２６ヘ
セツトする。正に向かうスレッシュホールドトリップ点
と負に向かうスレッシュホールドトリップ点との差がヒ
ステリシスを与える。ヒステリシスの量は、可変であり
、ＰＮＰ電流ミラーのクロスパー０マトリクスの接続に
よってセットされる。抵抗１２０はホール装置１２と同
じｅｐｉ材料で形成されて同じ温度係数を有しており、
従って、それらの実効抵抗値は温度の同程度の変化に対
して同程度の割合で変化するので、正に向かうスレッシ
ュホールドトリップ点及び負に向かうスレッシュホール
ドトリンプ点は両方共温度補償される。ホール効果セン
サ装置１０では、２通りの感度調整を行なうことができ
る。電流Ｉｃの量を増減Ｊるように抵抗８０の抵抗値を
変えることにより差動増１１ｊ器１４の利得を調整して
もよいし、又、チップから外れたところにある抵抗１０
４の値を変えることによって装置ｌＯの感度を変えても
よい。

従って、前記した効果を実質的に発揮するホール効果セ
ンサ装置が本発明によって提供されたことが明らかであ
ろう。本発明をその特定の態様について説明したが、以
上の説明に鑑み、多殻の変更、修正及び変形が当業者に
明らかであろう。

従って、木明細書の説明は、本発明を解説するためのも
のであって、本発明を如何に実施するかを当業者に教示
するためのものに過ぎない。図示して説明した本発明の
態様は、現在好ましいと考えられる実施例であることを
理解されたい。部品の形状、サイズ及び配置について種
々の変更がなされ得る。例えば、上記で説明した素子を
それに等価な素子に取り変えてもよいし、部品を逆にし
てもよいし、本発明の幾つかの特徴を、他の特徴の利用
とは別個に利用してもよい。特許請求の範囲に規定する
本発明の精神及び範囲から逸脱せずに種々の変更、修正
等がなされ得ることを理解されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の装置全体を示す簡単な概略ブロック
図、 第２図は、本発明の電圧レギュレータ回路の簡単な回路
図、 第３図は、本発明の一定電圧利得増１１回路の筒中な回
路図、そして 第４図は、感度を補償しヒステリシスを選択できる本発
明のスレッシュホールド検出回路の簡単な回路図である
。 １０−−・ホール効果センサ装置 １２・・−ホール装置即ち素子 １４＠・・差動増＋ｌ器 ２０・・・感度補償・ヒステリシス回路２６・・・比較
器 ３２・・・出力駆動装置　４０−・・端子４６１・電圧
レギュレータ 手続補正！！（方式） ｌ、事件の表示　昭和５９年特許願第５３３７７号２、
発明の名称　温度補償型ホール効果センサ装置３．７市
正をする者 事件との関係　出願人 ４、代理人 ５、補正命令の日付　昭和５９年６月２６日図面の浄書
（内容に変更なし）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）ｒＧ界の付与及び除去を感知するホール効果セン
   サ装置において、 磁界の付与及び除去から生じる出力信号を与えることの
   できるホール装置と、 」−記ホール装置に作動的に接続されていて、該装置か
   ら上記出力信号を受け取る一定利得手段と、 上記一定利得手段に作動的に接続されていて、該手段か
   ら出力信号を受け取る感度補償・ヒステリシス回路と、 上記感度補償骨ヒステリシス回路に作動的に接続されて
   いて、該回路から出力信号を受け取ると共に、成る状態
   から逆の状態へ切り換わることのできる出力信号を与え
   るような比較手段とを備え、 」−記感度補償・ヒステリシス回路は、上記ホール装置
   を励磁する磁界の所定値において上記比較器が切り換わ
   るようにスレッシュホールドトリップレベルを上記比較
   器にセットする手段と、上記ホール装置の出力信号がホ
   ール効果センサ装置の温度変化によって変化するのと実
   質的に同じ割合で上記スレッシュホールドトリップレベ
   ルを変化させる手段とを備えたことを特徴とするホール
   効果センサ装置。 （２）スレッシュホールドトリップレベルを比較器にセ
   ットする上記手段は、所定の値にセントされた調整電圧
   源にまたがって接続された第１直列回路を備え、上記直
   列回路は、第１トランジスタと、第１抵抗と、第２トラ
   ンジスタとを備え、−上記第１抵抗と第２トランジスタ
   との間の接続点から上記比較器の入力へ信号が供給され
   る特許請求の範囲第（１）項に記載の装置。 （３）上記ｆ５１抵抗は、温度係数の低い厚膜抵抗であ
   り、該抵抗は、これが上記感度補償・ヒステリシス回路
   に配置されている間にレーザトリミングによってその値
   を変えることができる特許請求の範囲第（２）項に記載
   の装置。 （４）比較器へのスレッシュホールドトリップレベルを
   変える」二記手段は、所定の値にセットされた調整電圧
   源にまたがって接続された第２の直列回路をｌｉｔえ、
   該第２の直列回路は、第３トランジスタと、第４トラン
   ジスタと、第２抵抗とを備え、該第２抵抗は、上記ホー
   ル装置と同じｅｐｉ材料で形成され、上記第２抵抗の抵
   抗値は、上記ホール装置の実効抵抗が温度変化によって
   変化するのと実質的に同し割合で変化する特許請求の範
   囲第（１）項に記載の装置。 （５）ＰＮＰ電流ミラーを更に備えた特許請求の範囲第
   （４）項に記載の装置。 （６）」−記ＰＮＰ電流ミラーは、上記第３トランジス
   タと、第５トランジスタと、第６トランジスタとを備え
   ている特許請求の範囲第（５）項に記載の装置。 （７）ＮＰＮ電流ミラーを更に備えた特許請求の範囲第
   （６）項に記載の装置。 （８）上記ＮＰＮ電流ミラーは、第７トランジスタと、
   第８トランジスタと、第９トランジスタと、第１０１−
   ランジスタとを備え、上記ＮＰＮ電流ミラーは、上記第
   ５及び第６トランジスタに流れる上記電流が」二記ＮＰ
   Ｎ電流ミラーの上記第７トランジスクに通流できるよう
   に上記ＰＮＰ電流ミラーに作動的に接続される特許請求
   の範囲第（７）項に記載の装置。 （９）上記第８トランジスタ及び上記比較器の入力に作
   動的に接続された第１抵抗を更に備え、に一記第８トラ
   ンジスタ及び」二記第１抵抗に流れる電流は、上記比較
   器へのスレッシュホールドトリップレベルを決定する電
   圧を上記第１抵抗間に形成する特許請求の範囲第（８）
   項に記載の装置。 （ｉｏ）上記スレッシュホールドトリップレベルは、正
   に向かうスレッシュホールドｉ・リップレベルを含む特
   許請求の範囲第（１）項に記載の装置。 （ｊｌ）上記感度補償・ヒステリシス回路は、更に、上
   記ホール装置から磁界を取り去る時に」二記比較器が所
   定の値の磁界において切り換わるように負に向かうスレ
   ッシュホールドトリップレベルを上記比較器にセットす
   る手段を備えた特許請求の範囲第（１０）項に記載の装
   置。 （１２）負に向かうスレッシュホールドトリップレベル
   を上記比較器にセラｉ・する」二記手段は、上記ＰＮＰ
   電流ミラーのトランジスタのコレクタにクロスパー拳マ
   トリクスを含むＰＮＰ電流ミラーを備えている特許請求
   の範囲第（１１）項に記載の装置。 （１３）上記負に向かうスレッシュホールドトリップレ
   ベルは、上記正に向かうスレッシュホールドトリップレ
   ベルの多数の個々の所定の割合のうちの１つにセットで
   きる特許請求の範囲第（１１）項に記載の装置。 （１４）Ｌ記感度補償・ヒステリシス回路は、更に、上
   記ポール装置の出力信号が上記ホール効果センサ装置の
   温度変化によって変化するのと実質的に同じ割合で上記
   負に向かうスレッシュホールトドリンプレベルを変える
   手段を備えている特許請求の範囲第（１３）ダ１に記載
   の装置。 （１５）上記一定利得手段は、」二記ホール装置から受
   けたオフセット電圧をゼロにする手段を備えている特許
   請求の範囲第（１）項に記載の装置。 （１６）Ｊ−記一定利得手段は、上記増［１］器の利得
   を変える手段を備えている特許請求の範囲第（１５）項
   に記載の装置。 （１７）上記比較手段から受けた出力信号を増ｌ］する
   出力駆動装置を更に備えた特許請求の範囲第（１）　Ｊ
   Ｊｊに記載の装置。 （１８）上記出力駆動装、７ｔｙから出力信号を受けそ
   して出力信号を発生する出力ｉ・ランジスタを更に備え
   た特許請求の範囲第（１７）項に記載の装置。 （１９）ｉ記ホール装卸に磁界を作動的に与える手段を
   更にｆｆｆｉえた特許請求の範囲第（１）項に記載の装
   置。 （２０）上記ホール装置から上記磁界を作動的に除去す
   る手段を更にｑｌｌえた特許請求の範囲第（１９）項に
   記載の装置。 （２１）磁界の付′ノ′−及び除去を感知するホール装
   置を用いたホール効果センサ装置で、温度に伴なうホー
   ル装置の感度の変化を補償する方法において、 磁界の付与及び除去から生じる出力信号を与えることの
   できるホール装置を用意し、上記ホール装置に作動的に
   接続されていて該装置から上記出力信号を受け取る一定
   利得手段を用意し、 １−記一定利得手段に作動的に接続されていて、該手段
   からの出力信号を受け取る感度補償・ヒステリシス回路
   を用意し、 ］二記感度補償・ヒステリシス回路に作動的に接続され
   ていて、該回路からの出力信号を受け取ると共に、成る
   状態から逆の状態へ切り換わることのできる出力信号を
   与えるような比較手段を川、ａニジ、 」−記ホール装置を励磁する磁界の所定値において上記
   比較手段が切り換わるように上記比較手段にスレッシュ
   ホールドトリップレベルをセットし、そして 」−記ホール装置の出力信号がその温度変化によって変
   化するのと実質的に同じ割合で上記スレッシュホールド
   トリップレベルを変えることを特徴とする方法。 （２２）上記スレッシュホールドトリップレベルは、正
   に向かうスレッシュホールドトリップレベルを含む特許
   請求の範囲第（２１）項に記載の方法。 （２３）上記ホール装置から磁界を取り去る時に所定値
   の磁界において」―記比較手段が切り換わるように負に
   向かうスレンシュホールドトリップレベルを」−記比較
   手段にセットする段階を更に備えたｑ−Ｙ許請求の範囲
   第（２２）項に記載の方法。 （２４）上記載に向かうスレッシュホールドトリップレ
   ベルを、上記正に向かうスレッシュホールドトリップレ
   ベルの多数の個々の所定の割合のうちの１つにセットす
   る段階を更に備えた特許請求の範囲第（２３）項に記載
   の方法。 （２５：ｌ）＝、記ホール装置の出力信号が上記ホール
   効果センサ装置の温度変化によって変化するのと実質的
   に同じ割合で」−記載に向かうスレッシュホールドトリ
   ップレベルを変える段階を更にｌｉｔえた特許請求の範
   囲第（２３）項に記載の方法。 （２６）上記一定利得手段の利得をセットする段階を更
   にり１１えた特許請求の範囲第（２１）項に記載の方法
   。 （２７）Ｊ二記ホール装置の出力に現われる正極性オフ
   セット電圧をゼロにする段階を更に備えた特許請求の範
   囲第（２６）項に記載の方法。 （２８）上記ホール装置の出力に現われる負極性オフセ
   ット電圧をゼロにする段階を更に備えた特許請求の範囲
   第（２７）項に記載の方法。