JPS6023993Y2 - ホ−ル素子の残留電圧調整回路 - Google Patents
ホ−ル素子の残留電圧調整回路Info
- Publication number
- JPS6023993Y2 JPS6023993Y2 JP16679077U JP16679077U JPS6023993Y2 JP S6023993 Y2 JPS6023993 Y2 JP S6023993Y2 JP 16679077 U JP16679077 U JP 16679077U JP 16679077 U JP16679077 U JP 16679077U JP S6023993 Y2 JPS6023993 Y2 JP S6023993Y2
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- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- hall element
- hall
- adjustment circuit
- residual voltage
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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Description
【考案の詳細な説明】
この考案はホール素子の残留電圧調整回路に係り、更に
詳述すればホール素子のホール出力電圧の温度依存性を
改善するホール素子の残留電圧調整回路に関するもので
ある。
詳述すればホール素子のホール出力電圧の温度依存性を
改善するホール素子の残留電圧調整回路に関するもので
ある。
従来、ホール素子はホール出力電圧の温度依存性が大き
いため、各方面への応用がはばまれていた。
いため、各方面への応用がはばまれていた。
このホール素子の温度依存性は、ホール素子の素材によ
りある程度は一義的に決定し、比較的温度特性のよいと
されているゲルマニューム、インジューム、砒素材で構
成されたホール素子でも０．０３％／℃〜０．１％／℃
の範囲の温度係数をもっており、−２０〜＋９０°Ｃと
云う使用温度範囲で、高精度な計測を行なうにはその特
性上不向きであった。
りある程度は一義的に決定し、比較的温度特性のよいと
されているゲルマニューム、インジューム、砒素材で構
成されたホール素子でも０．０３％／℃〜０．１％／℃
の範囲の温度係数をもっており、−２０〜＋９０°Ｃと
云う使用温度範囲で、高精度な計測を行なうにはその特
性上不向きであった。
すなわち、零磁界に発生している残留電圧が温度変化に
対して変動し、磁界測定時にホール電圧出力端子の電圧
変動がホール電圧に重畳し測定結果を不確実なものにし
てしまうと云う欠点があった。
対して変動し、磁界測定時にホール電圧出力端子の電圧
変動がホール電圧に重畳し測定結果を不確実なものにし
てしまうと云う欠点があった。
このような欠点を除去するために、第１図ａ。
ｂに示すようにホール素子１の制御電流入力端子２ａ、
２ｂおよびホール電圧出力端子３ａ、３ｂ間に固定抵抗
Ｒ、サーミスタ′■、可変抵抗器ＶＲを接続し電磁界時
の残留電圧を押え込むと共に温度依存性の改善を計る手
段が講じられている。
２ｂおよびホール電圧出力端子３ａ、３ｂ間に固定抵抗
Ｒ、サーミスタ′■、可変抵抗器ＶＲを接続し電磁界時
の残留電圧を押え込むと共に温度依存性の改善を計る手
段が講じられている。
これらの外部補償回路は一般にホール素子１個に対しそ
れぞれ可変抵抗器の位置が異なり、また、材質の違いな
どによる異種類のホール素子では固定抵抗Ｒやサーミス
タＴＨの値まで異ならせねばならない。
れぞれ可変抵抗器の位置が異なり、また、材質の違いな
どによる異種類のホール素子では固定抵抗Ｒやサーミス
タＴＨの値まで異ならせねばならない。
このことはホール素子の零磁界の残留電圧の調整に際し
てホール素子が異なるたびに調整をやり直して使用する
必要が生じる。
てホール素子が異なるたびに調整をやり直して使用する
必要が生じる。
この考案は上述したホール素子自体のバラツキおよびホ
ール素子の素材の違いと外部条件による特性上のバラツ
キをなくし常にホール素子の零磁界時の残留電圧を零に
設定できるようにすることを目的とし、その特徴とする
ところは、ホール素子の磁場に極性に依存しない偶効果
と磁場の極性に依存する弁償効果を調整回路により分離
することにより残留電圧を零にし得る残留電圧調整回路
を提供するものである。
ール素子の素材の違いと外部条件による特性上のバラツ
キをなくし常にホール素子の零磁界時の残留電圧を零に
設定できるようにすることを目的とし、その特徴とする
ところは、ホール素子の磁場に極性に依存しない偶効果
と磁場の極性に依存する弁償効果を調整回路により分離
することにより残留電圧を零にし得る残留電圧調整回路
を提供するものである。
以下この考案を第３図乃至第６図に示す一実施例につい
て詳述する。
て詳述する。
まず、この考案の説明に入る前にこの考案を理解する上
で重要な原理について説明する。
で重要な原理について説明する。
ホール素子のホール電圧出力端子３ａ、３ｂ間に発生す
る電圧は通常第２図に示すようなホール素子の等価回路
において、温度変化や磁界変化によるホール素子の内部
抵抗Ｒ□〜Ｒ４のバランスの変動による電圧とホール効
果によるホール電圧（ネルンスト効果による電圧は無視
する）に大きく分けられる。
る電圧は通常第２図に示すようなホール素子の等価回路
において、温度変化や磁界変化によるホール素子の内部
抵抗Ｒ□〜Ｒ４のバランスの変動による電圧とホール効
果によるホール電圧（ネルンスト効果による電圧は無視
する）に大きく分けられる。
そしてホール電圧だけをホール電圧出力端子から取出す
ためには内部抵抗Ｒ１〜Ｒ１の変動によって生じるアン
バランス電圧をキャンセルしなければならない。
ためには内部抵抗Ｒ１〜Ｒ１の変動によって生じるアン
バランス電圧をキャンセルしなければならない。
ここでホール電圧と内部抵抗Ｒ１〜Ｒ１の変動による電
圧は外部より加えられる磁界の現象に対して異った現象
であることに着目腰その両現象によって生じる電圧の分
離を、一方の現象である磁界の反転に対し電圧の極性が
変り、他方の現象である磁界の反転温度の変動に対し電
圧の極性が変らないという弁償および偶効果を利用して
行なえば出来ると云う原理に基づいて行なおうとするも
のである。
圧は外部より加えられる磁界の現象に対して異った現象
であることに着目腰その両現象によって生じる電圧の分
離を、一方の現象である磁界の反転に対し電圧の極性が
変り、他方の現象である磁界の反転温度の変動に対し電
圧の極性が変らないという弁償および偶効果を利用して
行なえば出来ると云う原理に基づいて行なおうとするも
のである。
この考案は、電圧の分離を行なうために第３図ａに示す
ように例えば３端子ホール素子１１を用い、その端子１
２．１３にスイッチＳＷにより選択テ的に制御電流供給
用電源Ｅの正極を印加できるようにし、又前記電源の負
極を端子１４に接続した残留電圧調整回路を設けたもの
である。
ように例えば３端子ホール素子１１を用い、その端子１
２．１３にスイッチＳＷにより選択テ的に制御電流供給
用電源Ｅの正極を印加できるようにし、又前記電源の負
極を端子１４に接続した残留電圧調整回路を設けたもの
である。
今、この回路において前記スイッチを端子１２側に倒し
た場合の端子１２．１４間の電圧は第４図に示す等価回
路により、ａ、ｃ間の電圧は、 ＶＨＡ ａ ｃ ＝ １Ｒｔ （Ｒ２＋Ｒ３） １ １ Ｘ■＝Ｔゴ１Ｆπ「×１冨”Ｒ２＋Ｒ
３ ｂ、 ｃ間の電圧は ＶＨ，、、。
た場合の端子１２．１４間の電圧は第４図に示す等価回
路により、ａ、ｃ間の電圧は、 ＶＨＡ ａ ｃ ＝ １Ｒｔ （Ｒ２＋Ｒ３） １ １ Ｘ■＝Ｔゴ１Ｆπ「×１冨”Ｒ２＋Ｒ
３ ｂ、 ｃ間の電圧は ＶＨ，、、。
−町ム」９」Ｌ×■Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３Ｒ２＋Ｒ３
ｘＲ
−Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３ｘ１
同様にスイッチＳＷを切換え端子１３．１４間に電源Ｅ
が印加するようにする場合のす、 ｃ間の電圧は ＶＨＢ ｂ ｃ ＝ ｌ Ｒ２（Ｒ１＋Ｒ３）土＋Ｌ
ｘ■＝Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３ｘｌ Ｒｌ Ｒ工＋Ｒ３ ａ、 ｃ間の電圧は ｖＨ，、。
が印加するようにする場合のす、 ｃ間の電圧は ＶＨＢ ｂ ｃ ＝ ｌ Ｒ２（Ｒ１＋Ｒ３）土＋Ｌ
ｘ■＝Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３ｘｌ Ｒｌ Ｒ工＋Ｒ３ ａ、 ｃ間の電圧は ｖＨ，、。
−’ ”” Ｘ ｌ−Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３Ｒ１＋Ｒ３
＝」り倶１ｘｌ
Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３
となり、
上式よりｖＨＡｂｏとＶＨＢユ。
は等しくなる。また、ホール電圧の発生のようすは第５
図において端子１２．１４間に制御電流Ｉを流すと、端
子１３．１４間に発生するホール電圧ＶＨｂｃは、ＲＨ
−ＩＢ ＶＨｂｃｏｏ− を 但しＲＨ：ホール係数 Ｂ：磁束密度 ｔ：ホール素子の厚さ となる。
図において端子１２．１４間に制御電流Ｉを流すと、端
子１３．１４間に発生するホール電圧ＶＨｂｃは、ＲＨ
−ＩＢ ＶＨｂｃｏｏ− を 但しＲＨ：ホール係数 Ｂ：磁束密度 ｔ：ホール素子の厚さ となる。
また、端子１３．１４間に制御電流Ｉを流すと、端子１
２．１４間に発生するホール電圧ＶＨａｃは、 Ｖ）Ｉａｏ〜ＲＨ−ＩＢ となり 前述した■ＨＡｂｃとはその極性が逆の電圧が得られ、
前述の弁償効果に当る。
２．１４間に発生するホール電圧ＶＨａｃは、 Ｖ）Ｉａｏ〜ＲＨ−ＩＢ となり 前述した■ＨＡｂｃとはその極性が逆の電圧が得られ、
前述の弁償効果に当る。
上記よりスイッチＳＷを端子１２側に倒したときのホー
ル電圧を含めた端子１３．１４間の電圧Ｖｂｃは Ｖ反＝Ｒ１×Ｒ２ Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３×１＋ＶＨＩ）Ｃ 同様に端子１２．１４間の電圧Ｖａｃは Ｖａｃ＝ Ｒ１ＸＲ２ｘ １ ＋ＶＨａｃＲ１＋Ｒ２＋
Ｒ３ となり、両電圧の差 Ｖｂｃ −Ｖａｃ ＝ Ｖ Ｈｂｃ 十ＶＨａｃとなる
。
ル電圧を含めた端子１３．１４間の電圧Ｖｂｃは Ｖ反＝Ｒ１×Ｒ２ Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３×１＋ＶＨＩ）Ｃ 同様に端子１２．１４間の電圧Ｖａｃは Ｖａｃ＝ Ｒ１ＸＲ２ｘ １ ＋ＶＨａｃＲ１＋Ｒ２＋
Ｒ３ となり、両電圧の差 Ｖｂｃ −Ｖａｃ ＝ Ｖ Ｈｂｃ 十ＶＨａｃとなる
。
これは温度、磁界などによる内部抵抗Ｒ１゜Ｒ２，Ｒ３
の変動（偶数効果）は取除かれたことになる。
の変動（偶数効果）は取除かれたことになる。
但し上式が成立する条件としてＶｂｃ、 Ｖａｃを測定
の際、前記内部抵抗Ｒ１９Ｒ２９Ｒ３は変動しないこと
が必要であり、短時間に両方の値を測定する必要がある
。
の際、前記内部抵抗Ｒ１９Ｒ２９Ｒ３は変動しないこと
が必要であり、短時間に両方の値を測定する必要がある
。
なお、第３図すに示すように４端子ホール素子１１′を
接続使用した場合でも前述の３端子ホール素子の実施例
と同効である。
接続使用した場合でも前述の３端子ホール素子の実施例
と同効である。
第６図はこの考案のより具体的な残留電圧調整回路の構
成を示すもので、この回路は電源部２１と非安定マルチ
バイブレータ２２ａとフリップフロップ回路２２ｂとで
構成された発振器部２２と基準電圧発生器２３ａと電圧
電流変換器２３ｂとで構成されたホール素子制御電流用
の定電流源部２３と第７図ａ、 ｂに示すような２通り
の動作をし抵抗変化を代表する磁場による偶効果を取り
除く４個のアナログスイッチ２４ａ〜２４ｄで構成され
たスイッチ部２４と増幅部２５とで構成されている。
成を示すもので、この回路は電源部２１と非安定マルチ
バイブレータ２２ａとフリップフロップ回路２２ｂとで
構成された発振器部２２と基準電圧発生器２３ａと電圧
電流変換器２３ｂとで構成されたホール素子制御電流用
の定電流源部２３と第７図ａ、 ｂに示すような２通り
の動作をし抵抗変化を代表する磁場による偶効果を取り
除く４個のアナログスイッチ２４ａ〜２４ｄで構成され
たスイッチ部２４と増幅部２５とで構成されている。
尚２６は表示出力回路である。今アナログスイッチ２４
ａ〜２４ｄ等を介して定電流源部２３と増幅器２５間に
接続された被調整（試料）ホール素子２７に磁界がかか
らない場合、ホール素子２７は純抵抗と考えられスイッ
チ部２４の動作によりこのスイッチ部からの出力電圧は
零になる。
ａ〜２４ｄ等を介して定電流源部２３と増幅器２５間に
接続された被調整（試料）ホール素子２７に磁界がかか
らない場合、ホール素子２７は純抵抗と考えられスイッ
チ部２４の動作によりこのスイッチ部からの出力電圧は
零になる。
この場合、定電流源部２３によってスイッチ部２４のア
ナログスイッチ２４ａ〜２４ｄが第７図ａ、 ｂに示す
動作ａと動作すの変化時間においで電流値が変らないこ
とが必要である。
ナログスイッチ２４ａ〜２４ｄが第７図ａ、 ｂに示す
動作ａと動作すの変化時間においで電流値が変らないこ
とが必要である。
また、スイッチ部４に対してはスイッチ部を構成する第
８図にその構成を示すアナログスイッチ２４ａ〜２４ｄ
のスイッチアウトのスパイクが出力電圧に重畳され誤差
を生じることになるのを防ぐために発振器部２２の発振
周波数を制限し、アナログスイッチとして例えば第８図
に示したＭＯＳアナログスイッチを使用した場合、発振
周波数が４ＫＨｚの励磁周波数と２００Ｈｚの励磁周波
数では３Ｇａｕｓｓ相当の零移動が測定されたが、これ
は他の零調整回路によって除去することができる。
８図にその構成を示すアナログスイッチ２４ａ〜２４ｄ
のスイッチアウトのスパイクが出力電圧に重畳され誤差
を生じることになるのを防ぐために発振器部２２の発振
周波数を制限し、アナログスイッチとして例えば第８図
に示したＭＯＳアナログスイッチを使用した場合、発振
周波数が４ＫＨｚの励磁周波数と２００Ｈｚの励磁周波
数では３Ｇａｕｓｓ相当の零移動が測定されたが、これ
は他の零調整回路によって除去することができる。
次に有磁界の場合、スイッチ部２４からの出力電圧は励
磁周波数の交流となって出てくる。
磁周波数の交流となって出てくる。
この電圧は第７図に示すスイッチ部２４の動作ａと動作
すの時出力インピーダンスが異なるため、次の増幅器２
５は高インピーダンスで受けなければ誤差を生じるので
前記増幅器は高入力インピーダンス回路としてＯＰアン
プ非反転増幅器を用いている。
すの時出力インピーダンスが異なるため、次の増幅器２
５は高インピーダンスで受けなければ誤差を生じるので
前記増幅器は高入力インピーダンス回路としてＯＰアン
プ非反転増幅器を用いている。
他の例としてＦＥＴを用いた増幅器、ＦＥＴ０Ｐアンプ
を用いてもよい。
を用いてもよい。
このような構成の回路を用い従来使用不可能とされてい
た抵抗アンバランス素子（ホール効果の起きる物質に単
に４個の電極を取りつけたもの）を使用して数Ｇａｕｓ
ｓの零ガウスシフトが得られ、また温度特性もホール係
数の温度特性にほぼ比例した。
た抵抗アンバランス素子（ホール効果の起きる物質に単
に４個の電極を取りつけたもの）を使用して数Ｇａｕｓ
ｓの零ガウスシフトが得られ、また温度特性もホール係
数の温度特性にほぼ比例した。
このようにＱホール素子にて零点確度０．２ガウス、零
点の温度変動が０．００１６がウス／℃まで補正できる
。
点の温度変動が０．００１６がウス／℃まで補正できる
。
以上述べたようにこの考案は４端子ホール素子の内その
２端子間に交互に制御電流供給用の電源を接続し、磁場
の偶効果と弁償効果を利用してホール電圧とホール電圧
を含めた前記２端子間の電圧を得、この双方の電圧の電
位差を検出するようにしたので、ホール電圧のみを出力
として取出すことができ、零点確度として０．５ガウス
、零点の温度変動として０．００１６ガウス／℃にまで
調整が可能であるというような効果がある。
２端子間に交互に制御電流供給用の電源を接続し、磁場
の偶効果と弁償効果を利用してホール電圧とホール電圧
を含めた前記２端子間の電圧を得、この双方の電圧の電
位差を検出するようにしたので、ホール電圧のみを出力
として取出すことができ、零点確度として０．５ガウス
、零点の温度変動として０．００１６ガウス／℃にまで
調整が可能であるというような効果がある。
第１図ａ、 ｂはいずれも従来のホール素子における残
留電圧調整回路の回路構成図、第２図はホール素子の等
価回路図、第３図ａ、 ｂ乃至第６図はこの考案の一実
施例を示すもので、第３図ａ乃至第５図はいずれも３端
子ホール素子の動作説明図、第３図すは４端子ホール素
子の実施例を示す構成国、第６図はこの考案のより好し
い実施例である残留電圧調整回路の構成国、第７図ａ、
ｂはスイッチ回路の動作説明図、第８図はアナログス
イッチの構成図である。 ２１・・・・・・電源部、２２・・・・・・発振器部、
２３・間・定電流源部、２４・・・・・・スイッチ部、
２５・・・・・・増幅器、２６・・・・・・表示出力回
路、２７・・・・・・ホール素子。
留電圧調整回路の回路構成図、第２図はホール素子の等
価回路図、第３図ａ、 ｂ乃至第６図はこの考案の一実
施例を示すもので、第３図ａ乃至第５図はいずれも３端
子ホール素子の動作説明図、第３図すは４端子ホール素
子の実施例を示す構成国、第６図はこの考案のより好し
い実施例である残留電圧調整回路の構成国、第７図ａ、
ｂはスイッチ回路の動作説明図、第８図はアナログス
イッチの構成図である。 ２１・・・・・・電源部、２２・・・・・・発振器部、
２３・間・定電流源部、２４・・・・・・スイッチ部、
２５・・・・・・増幅器、２６・・・・・・表示出力回
路、２７・・・・・・ホール素子。
Claims (1)
- ３端子ホール素子の２端子間に定電流源部と高入力イン
ピーダンス増幅器を交互に接続するアナログスイッチを
設け、該アナログスイッチを発振器出力で制御するよう
に構成したことを特徴とするホール素子の残留電圧調整
回路。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16679077U JPS6023993Y2 (ja) | 1977-12-12 | 1977-12-12 | ホ−ル素子の残留電圧調整回路 |
| US05/914,983 US4292582A (en) | 1977-06-22 | 1978-06-12 | Residual voltage regulating circuit for hall element |
| DE2827267A DE2827267C2 (de) | 1977-06-22 | 1978-06-21 | Restspannungs-Regelschaltung für ein Hall-Element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16679077U JPS6023993Y2 (ja) | 1977-12-12 | 1977-12-12 | ホ−ル素子の残留電圧調整回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5492174U JPS5492174U (ja) | 1979-06-29 |
| JPS6023993Y2 true JPS6023993Y2 (ja) | 1985-07-17 |
Family
ID=29166415
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16679077U Expired JPS6023993Y2 (ja) | 1977-06-22 | 1977-12-12 | ホ−ル素子の残留電圧調整回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6023993Y2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4658817B2 (ja) * | 2006-01-19 | 2011-03-23 | Ｏｋｉセミコンダクタ株式会社 | 半導体センサ回路 |
-
1977
- 1977-12-12 JP JP16679077U patent/JPS6023993Y2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5492174U (ja) | 1979-06-29 |
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