JPWO2020188513A5

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Publication number: JPWO2020188513A5
Application number: JP2021547376A
Authority: JP
Publication date: 2024-01-25

Description

本発明による、外部磁場の角度及び磁場強度を測定する電子回路は、
第１磁場検知ユニットの持つ検知軸線と第２磁場検知ユニットの持つ検知軸線が互いに実質的に直交している、第１磁場検知ユニット及び第２磁場検知ユニットと、
生成器周波数を有する同期信号を供給し、第１電圧波形を第１磁場検知ユニットに、第２電圧波形を第２磁場検知ユニットに供給するように構成された電圧発生器と、
第１検知出力信号と第２検知出力信号を加算して調整信号を出力するように構成された信号調整ユニットと、
を備える、外部磁場の角度と及び強さを測定する電子回路において、
第１及び第２電圧波形は、実質的に同じ振幅と同じ生成器周波数を有し、互いに約９０°位相がずれていて、
調整信号と同期信号との間の位相シフトを測定し、測定された位相シフトから外部磁場の角度を決定するように構成されている磁場角度検出ユニットに、調整信号及び同期信号が、入力される。 The electronic circuit for measuring the angle and field strength of an external magnetic field according to the invention comprises:
A first magnetic field sensing unit and a second magnetic field sensing unit, wherein the sensing axis of the first magnetic field sensing unit and the sensing axis of the second magnetic field sensing unit are substantially orthogonal to each other;
a voltage generator configured to provide a synchronization signal having a generator frequency and to provide a first voltage waveform to the first magnetic field sensing unit and a second voltage waveform to the second magnetic field sensing unit;
a signal adjustment unit configured to add the first detection output signal and the second detection output signal and output an adjustment signal;
An electronic circuit for measuring the angle and strength of an external magnetic field, comprising:
the first and second voltage waveforms have substantially the same amplitude and the same generator frequency and are approximately 90° out of phase with each other;
The adjustment signal and the synchronization signal are input to a magnetic field angle detection unit configured to measure a phase shift between the adjustment signal and the synchronization signal and determine an angle of the external magnetic field from the measured phase shift. .

調整信号は、位相及び振幅を有する単調波信号に相当し得る。単調調整信号の振幅と位相の両方が、外部磁場の角度と磁場強度の情報を伝達する。第１及び第２電圧波形に対する調整信号の位相シフト（位相ずれ）には、外部磁場の角度に関する情報が含まれている。 The adjustment signal may correspond to a monotonic wave signal having a phase and an amplitude. Both the amplitude and phase of the monotonic adjustment signal convey information about the angle and field strength of the external magnetic field. The phase shift of the adjustment signal with respect to the first and second voltage waveforms includes information regarding the angle of the external magnetic field.

振幅Ａ_１、Ａ_２が等しい場合、調整信号の位相は、式（３）で与えられる磁場角度Φ（ｔ）に等しくなる。
Φ（ｔ）＝ｔａｎ^－１（Ｑ（ｔ）／Ｉ（ｔ））＝θ（ｔ）（３） If the amplitudes A ₁ , A ₂ are equal, the phase of the adjustment signal will be equal to the magnetic field angle Φ(t) given by equation (3).
Φ(t)=tan ^-1 (Q(t)/I(t))=θ(t) (3)

調整信号の振幅Ａｃは、そして以下に等しいものである。

これは外部磁場の角度とは独立している。したがって、第１及び第２磁場検知ユニットが線形領域で機能する場合、調整信号の振幅Ａｃを外部磁場強度の尺度として使用できる。それ以外の場合は、線形化手順を適用して磁場の振幅を回復するには線形化の手順を適用してよい。 The amplitude Ac of the adjustment signal is then equal to:

This is independent of the angle of the external magnetic field. Therefore, when the first and second magnetic field sensing units function in the linear region, the amplitude Ac of the adjustment signal can be used as a measure of the external magnetic field strength. Otherwise, a linearization procedure may be applied to recover the amplitude of the magnetic field.

電子回路１０は、信号調整ユニット５００、６００をさらに備え、その中に、第１及び第２検知出力信号３０２、４０１が入力される。信号調整ユニット５００、６００は、第１検知出力信号３０２を第２出力信号４０１に追加（又は合計）し、調整信号６０１を出力するように構成される。調整信号６０１は、生成器周波数ｆ_ｇを有する単調波信号に相当するものとしてよい。 The electronic circuit 10 further comprises a signal conditioning unit 500, 600 into which the first and second sensing output signals 302, 401 are input. The signal conditioning unit 500 , 600 is configured to add (or sum) the first sensed output signal 302 to the second output signal 401 and output an adjusted signal 601 . Adjustment signal 601 may correspond to a monotonous wave signal with generator frequency f _g .

電子回路１０は、磁場角度検出ユニット７００をさらに備える。調整信号６０１及びクロック同期信号１０１は、磁場角度検出ユニット７００の入力に供給される。したがって、同期信号１０１は、磁場角度検出ユニット７００の動作をさらに同期させる。磁場角度検出ユニット７００は、調整信号６０１と同期信号１０１との間の位相シフトを測定するように構成される。磁場角度検出ユニット７００はさらに、測定された位相シフトから外部磁場６０の角度θを決定するように構成されている。磁場角度検出ユニット７００は、決定された角度θに関する情報を持つデジタル角度出力７０１を出力する。 The electronic circuit 10 further includes a magnetic field angle detection unit 700. The adjustment signal 601 and the clock synchronization signal 101 are fed to the input of the magnetic field angle detection unit 700. Therefore, the synchronization signal 101 further synchronizes the operation of the magnetic field angle detection unit 700. The magnetic field angle detection unit 700 is configured to measure the phase shift between the adjustment signal 601 and the synchronization signal 101. The magnetic field angle detection unit 700 is further configured to determine the angle θ of the external magnetic field 60 from the measured phase shift. The magnetic field angle detection unit 700 outputs a digital angle output 701 having information regarding the determined angle θ.

可能な変形例では、信号調整ユニット５００、６００は、調整信号６０１からより高次の高調波を除去するように構成してよい。信号調整ユニット５００、６００は、第１及び第２検知出力信号３０１、４０１の振幅及びオフセット補正を実行するようにさらに構成してよい。 In a possible variant, the signal conditioning unit 500, 600 may be configured to remove higher order harmonics from the conditioning signal 601. The signal conditioning unit 500, 600 may be further configured to perform amplitude and offset correction of the first and second sensed output signals 301, 401.

図４は、一実施形態による電子回路１０を示す。ここで、電圧生成器２００は、同じ生成器周波数ｆ_ｇを有する第１及び第２電圧波形２０１、２０２を供給するように構成されている。第１及び第２電圧波形２０１、２０２は、直交信号を含み得る。一例として、第１電圧波形２０１は正弦波形を備え、第２電圧波形２０２は余弦波形を備える。電圧生成器２００は、生成器周波数ｆ_ｇ、よって第１及び第２生成器信号２０１、２０２のうちの１つと同じ周波数を有する生成器同期信号２０３を供給する構成としてよい。 FIG. 4 shows an electronic circuit 10 according to one embodiment. Here, the voltage generator 200 is configured to provide first and second voltage waveforms 201, 202 having the same generator frequency f _g . The first and second voltage waveforms 201, 202 may include orthogonal signals. As an example, the first voltage waveform 201 has a sine waveform, and the second voltage waveform 202 has a cosine waveform. The voltage generator 200 may be configured to provide a generator synchronization signal 203 having a generator frequency f _g and thus the same frequency as one of the first and second generator signals 201 , 202 .

図９は、さらに別の実施形態による電子回路１０を表す。電子回路１０は、図５の回路１０に対応し、第１磁場検知ユニット３００からの第１検知出力信号３１０及び第２磁場検知ユニット４００を形成する第２出力信号４０１が位相比較器６００に直接入力される。位相比較器６００は、第１検知出力信号３０２を第２出力信号４０１に合計し、合計された信号の位相を検出する機能を提供する。調整信号は、位相比較器６００によって出力されるデジタル位相比較器信号６０１に対応する。電子回路１０は、他の回路構成よりも単純である。 FIG. 9 depicts an electronic circuit 10 according to yet another embodiment. The electronic circuit 10 corresponds to the circuit 10 in FIG. is input. The phase comparator 600 provides the function of summing the first sensed output signal 302 to the second output signal 401 and detecting the phase of the summed signal. The adjustment signal corresponds to the digital phase comparator signal 601 output by phase comparator 600. Electronic circuit 10 is simpler than other circuit configurations.