KR101581966B1

KR101581966B1 - 자기 센서 장치

Info

Publication number: KR101581966B1
Application number: KR1020100121208A
Authority: KR
Inventors: 다이스케 무라오카; 미노루 아리야마; 도모키 히키치; 마나부 후지무라
Original assignee: 세이코 인스트루 가부시키가이샤
Priority date: 2009-12-02
Filing date: 2010-12-01
Publication date: 2015-12-31
Also published as: US8502529B2; KR20110063339A; CN102087342A; TW201144845A; TWI497096B; CN102087342B; JP5285585B2; JP2011117811A; US20110241662A1

Abstract

과제
자기 센서 장치 내부의 각 구성 소자가 발하는 노이즈나 외래 노이즈에 의한 자계 강도의 검출 또는 해제의 편차를 억제하여, 고정밀도의 자기 판독을 가능하게 한다.
해결 수단
비교기의 출력 단자가 각각 입력 단자에 접속되는 제 1 의 D 형 플립플롭 및 제 2 의 D 형 플립플롭과, 제 1 의 D 형 플립플롭과 제 2 의 D 형 플립플롭의 출력 단자가 각각 제 1, 제 2 입력 단자에 접속되는 XOR 회로와, 제 2 의 D 형 플립플롭의 출력 단자와 제 3 의 D 형 플립플롭의 출력 단자가 각각 제 1, 제 2 입력 단자 (A, B) 에 접속되고, XOR 회로의 출력이 셀렉트 단자에 접속되고, XOR 회로의 출력에 따라 A 나 B 의 입력을 선택적으로 출력하는 셀렉터 회로와, 셀렉터 회로의 출력 단자가 입력 단자에 접속되는 제 3 의 D 형 플립플롭을 구비한다.

Description

자기 센서 장치{MAGNETIC SENSOR APPARATUS}

본 발명은, 자계 강도를 전기 신호로 변환하는 자기 센서 장치에 관한 것으로서, 예를 들어 접이식 휴대 전화기나 노트 PC 등에 있어서의 개폐 상태 검지용 센서, 또는 모터의 회전 위치 검지 센서 등에 이용되는 자기 센서 장치에 관한 것이다.

접이식 휴대 전화기나 노트 PC 등에 있어서의 개폐 상태 검지용 센서로서, 또한 모터의 회전 위치 검지 센서로서 자기 센서 장치가 사용되고 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조). 그 자기 센서 장치의 회로도를 도 5 에 나타낸다.

자기 센서 장치는, 자전 변환 소자 (예를 들어 홀 소자) 에 의해 자계 강도 또는 자속 밀도에 비례한 전압을 출력하고, 그 출력 전압을 증폭기로 증폭시키고, 비교기를 사용하여 판정하고, H 신호나 L 신호의 2 값으로 출력한다. 자전 변환 소자의 출력 전압은 미소하기 때문에, 자전 변환 소자가 가지는 오프셋 전압 (소자 오프셋 전압) 이나, 증폭기나 비교기가 가지는 오프셋 전압 (입력 오프셋 전압), 또는 변환 장치 내의 노이즈가 문제가 된다. 소자 오프셋 전압은, 주로 자전 변환 소자가 패키지로부터 받는 응력 등에 의해 발생한다. 입력 오프셋 전압은, 주로 증폭기의 입력 회로를 구성하는 소자의 특성 편차 등에 의해 발생한다. 노이즈는, 주로 회로를 구성하는 단체 (單體) 트랜지스터가 가지는 플리커 잡음, 단체 트랜지스터나 저항 소자가 가지는 열 잡음에 의해 발생한다.

상기 서술한 자전 변환 소자나 증폭기가 가지는 오프셋 전압의 영향을 저감시키기 위해, 도 5 에 나타낸 자기 센서 장치는, 이하의 구성으로 되어 있다. 도 5 에 나타낸 자기 센서 장치는, 홀 소자 (1) 와, 홀 소자 (1) 의 제 1 검출 상태와 제 2 검출 상태를 전환하는 스위치 전환 회로 (2) 와, 스위치 전환 회로 (2) 의 2 개의 출력 단자의 전압차 (V1 - V2) 를 증폭시키는 차동 증폭기 (3) 와, 차동 증폭기 (3) 의 일방의 출력 단자가 일단에 접속되는 용량 (C1) 과, 차동 증폭기 (3) 의 타방의 출력 단자와 용량 (C1) 의 타단 사이에 접속되는 스위치 (S1) 와, 비교기 (4) 와, D 형 플립플롭 (D1) 을 갖는 구성으로 되어 있다. 여기서, 제 1 검출 상태는, 단자 A 와 C 로부터 전원 전압을 입력하고, 단자 B 와 D 로부터 검출 전압을 출력한다. 또, 제 2 검출 상태는, 단자 B 와 D 로부터 전원 전압을 입력하고, 단자 A 와 C 로부터 검출 전압을 출력한다.

자전 변환 소자의 차동 출력 전압을 Vh, 차동 증폭기의 증폭률을 G, 차동 증폭기의 입력 오프셋 전압을 Voa 로 한다. 제 1 검출 상태에서는, 스위치 (S1) 가 ON 되어, 용량 (C1) 에 Vc1 = V3 - V4 = G(Vh1 + Voa) 가 충전된다. 계속해서 제 2 검출 상태에서는, 스위치 (S1) 가 OFF 되어, Vc2 = V3 - V4 = G(-Vh2 + Voa) 가 출력된다. 여기서, V5 - V6 = V3 - Vc1 - V4 = Vc2 - Vc1 = -G(Vh1 + Vh2) 가 되고, 입력 오프셋 전압의 영향이 상쇄된다. 또, 자전 변환 소자의 검출 전압 Vh1 과 Vh2 는, 일반적으로 동상 (同相) 의 유효 신호 성분과 역상의 소자 오프셋 성분을 가지기 때문에, 상기 서술한 출력 전압은 소자 오프셋 성분의 영향도 제거된다. 그리고, 비교기에서 인가되는 자계 강도와 기준 전압의 비교를 실시하고, 비교 출력 결과가 래치된다. 기준 전압은, 도 5 의 경우에는 자전 변환 소자에 있어서의 동상 전압으로서, 회로 추가로 임의로 설정 가능하다.

일본 공개특허공보 2001-337147호

그러나, 상기 서술한 바와 같은 종래의 자기 센서 장치에서는, 센서 장치 내부의 각 구성 소자가 발하는 노이즈 (플리커 잡음, 열 잡음) 나 외래 노이즈에 의한 영향을 완전히 억제할 수 없어, 검출 자계 강도에 편차가 발생한다는 과제가 있다. 특히 차동 증폭기 (3) 의 입력 단자부에서 발생하는 노이즈는 증폭되기 때문에 주요인이 된다.

그래서, 본 발명의 목적은, 비교기의 출력 신호를 어느 기간을 두고 복수 회 래치하고, 그들의 조합 (照合) 을 실시함으로써, 노이즈에 의한 영향을 억제하여 자계 강도를 고정밀도로 검출할 수 있는 자기 센서 장치를 제공하는 것이다.

종래의 이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 자기 센서 장치는 이하와 같은 구성으로 하였다.

자전 변환 소자에 인가되는 자계 강도에 따라 논리 출력을 실시하는 자기 센서 장치로서, 상기 자전 변환 소자의 출력을 증폭시킨 신호를 입력하고, 비교한 결과를 출력하는 비교기와, 상기 비교기의 출력 단자가 각각 입력 단자에 접속되는 제 1 의 D 형 플립플롭 및 제 2 의 D 형 플립플롭과, 상기 제 1 의 D 형 플립플롭과 상기 제 2 의 D 형 플립플롭의 출력 단자가 입력 단자에 접속되는 XOR 회로와, 상기 제 2 의 D 형 플립플롭의 출력 단자와 제 3 의 D 형 플립플롭의 출력 단자가 입력 단자에 접속되고, 상기 XOR 회로의 출력에 따라 입력 신호를 상기 제 3 의 D 형 플립플롭에 선택적으로 출력하는 셀렉터 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 자기 센서 장치.

본 발명의 자기 센서 장치에 의하면, 장치 내부의 각 구성 소자가 발하는 노이즈나 외래 노이즈에 의한 자계 강도의 검출 또는 해제의 판정 편차를 저감시킬 수 있다. 따라서, 고정밀도의 자계 강도 검출 또는 해제를 가능하게 하는 자기 센서 장치를 제공할 수 있다.

도 1 은 제 1 실시예의 자기 센서 장치를 나타내는 회로도이다.
도 2 는 제 1 실시예의 제어 신호의 타이밍 차트이다.
도 3 은 제 2 실시예의 자기 센서 장치를 나타내는 회로도이다.
도 4 는 제 2 실시예의 제어 신호의 타이밍 차트이다.
도 5 는 종래의 자기 센서 장치의 회로도이다.
도 6 은 셀렉터 회로의 일례를 나타내는 회로도이다.
도 7 은 차동 증폭기의 일례를 나타내는 회로도이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해, 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 본 발명의 자기 센서 장치는, 접이식 휴대 전화기나 노트 PC 등에 있어서의 개폐 상태 검지 센서나, 모터의 회전 위치 검지 센서 등, 자계 강도의 상태를 검지하는 센서로서 폭넓게 이용되고 있다. 이하의 실시형태에서는, 자전 변환 소자를 사용한 자기 센서 장치에 대해 설명하는데, 본 발명의 변환 장치는 자계 강도에 따라 전압 출력을 실시하는 자전 변환 소자 대신에, 가속도나 압력 등에 따라 동일하게 전압 출력이 이루어지는 변환 소자를 사용할 수도 있다.

실시예 1

도 1 은 본 발명의 실시예 1 에 관련된 자기 센서 장치의 회로도이다. 실시예 1 의 자기 센서 장치는, 자전 변환 소자인 홀 소자 (1) 와, 스위치 전환 회로 (2) 와, 차동 증폭기 (3) 와, 비교기 (4) 와, 셀렉터 회로 (5) 와, D 형 플립플롭과, XOR 회로를 구비한다.

홀 소자 (1) 는, 제 1 단자쌍 (A-C) 과 제 2 단자쌍 (B-D) 을 갖는다. 스위치 전환 회로 (2) 는, 홀 소자 (1) 의 각 단자 (A, B, C 및 D) 와 접속되는 4 개의 입력 단자와, 제 1 출력 단자 및 제 2 출력 단자를 갖는다. 차동 증폭기 (3) 는, 스위치 전환 회로 (2) 의 제 1 출력 단자 및 제 2 출력 단자가 각각 접속되는 제 1 입력 단자 및 제 2 입력 단자와, 제 1 출력 단자 및 제 2 출력 단자를 갖는다. 또, 차동 증폭기 (3) 의 제 1 출력 단자가 일단에 접속되는 용량 (C1) 과, 차동 증폭기 (3) 의 제 2 출력 단자와 용량 (C1) 의 타단 사이에 접속되는 스위치 (S1) 와, 비교기 (4) 를 갖는다. 그리고, 비교기 (4) 의 출력 단자가 각각 입력 단자에 접속되는 제 1 의 D 형 플립플롭 (D1) 및 제 2 의 D 형 플립플롭 (D2) 과, 제 1 의 D 형 플립플롭 (D1) 과 제 2 의 D 형 플립플롭 (D2) 의 출력 단자가 각각 제 1, 제 2 입력 단자에 접속되는 XOR 회로 (X) 와, 제 2 의 D 형 플립플롭 (D2) 의 출력 단자와 제 3 의 D 형 플립플롭 (D3) 의 출력 단자가 각각 제 1, 제 2 입력 단자 (A, B) 에 접속되고, XOR 회로 (X) 의 출력이 셀렉트 단자 (φS) 에 접속되고, X 의 출력에 따라 A 나 B 의 입력을 선택적으로 출력하는 셀렉터 회로 (5) 와, 셀렉터 회로 (5) 의 출력 단자가 입력 단자에 접속되는 제 3 의 D 형 플립플롭 (D3) 을 갖는 구성으로 되어 있다.

셀렉터 회로 (5) 의 일례를 나타내는 회로도를 도 6 에 나타낸다. 셀렉터 회로 (5) 는, 예를 들어 2 개의 트랜스미션 게이트 (TM1 및 TM2) 와 2 개의 인버터 (I1 및 I2) 로 구성된다. 2 개의 트랜스미션 게이트 (TM1 및 TM2) 의 ON/OFF 를 셀렉트 단자 (φS) 로부터의 H/L 입력 신호에 의해 제어함으로써, 입력 단자 (A) 나 입력 단자 (B) 의 어느 일방의 신호를 출력 단자에 전달하는 역할을 완수한다.

스위치 전환 회로 (2) 는, 홀 소자 (1) 의 제 1 단자쌍 (A-C) 에 전원 전압을 입력하고, 제 2 단자쌍 (B-D) 으로부터 검출 전압을 출력하는 제 1 검출 상태와, 제 2 단자쌍 (B-D) 에 전원 전압을 입력하고, 제 1 단자쌍 (A-C) 으로부터 검출 전압을 출력하는 제 2 검출 상태를 전환하는 기능을 갖는다.

차동 증폭기 (3) 의 일례를 나타내는 회로도를 도 7 에 나타낸다. 차동 증폭기 (3) 는, 인스트루먼테이션 앰프 구성을 하는 것이 일반적이다. 차동 증폭기 (3) 는, 차동 증폭기 (11, 12) 와 저항 (R11, R12, R13) 을 구비한다. 차동 증폭기 (11 및 12) 는, 각각 비반전 증폭기로서 동작한다. 차동 증폭기 (3) 의 제 1 입력 단자가 차동 증폭기 (11) 의 비반전 입력 단자에 접속되고, 제 2 입력 단자가 차동 증폭기 (12) 의 비반전 입력 단자에 접속되고, 제 1 출력 단자가 차동 증폭기 (11) 의 출력 단자에 접속되고, 제 2 출력 단자가 차동 증폭기 (12) 의 출력 단자에 접속된다. 차동 증폭기 (3) 는, 이와 같은 인스트루먼테이션 앰프 구성으로 함으로써, 차동 입력에 있어서의 동상 노이즈의 영향을 억제할 수 있게 된다.

다음으로, 제 1 실시예의 자기 센서 장치의 동작을 설명한다. 도 2 는 제 1 실시예의 자기 센서 장치의 제어 신호의 타이밍 차트이다. 여기서, φDm 은 제 m 의 D 형 플립플롭 (Dm) 에 입력되는 래치용 클록 신호를 나타낸다. 또, 특별한 기재 (特記) 가 없는 한 D 형 플립플롭은 L 신호로부터 H 신호로의 상승시에 입력 데이터의 래치를 실시하는 것으로 한다.

검출 동작의 1 주기 (T) 는, 상기 서술한 스위치 전환 회로 (2) 의 동작에 따라, 제 1 검출 상태 (T1) 와 제 2 검출 상태 (T2) 로 나누어져 있다. 또, 스위치 (S1) 의 개폐에 의해 샘플 페이즈 (F1) 와 비교 페이즈 (F2) 로 나누어져 있다. 샘플 페이즈 (F1) 는, 홀 소자 (1), 차동 증폭기 (3) 의 오프셋 성분을 용량 (C1) 에 기억한다. 비교 페이즈 (F2) 는, 자계 강도에 따라 정해지는 전압과 검출 전압 레벨의 비교를 실시한다. 여기서, 자전 변환 소자의 차동 출력 전압을 Vh, 차동 증폭기의 증폭률을 G, 차동 증폭기의 입력 오프셋 전압을 Voa 로 한다.

샘플 페이즈 (F1) 에서는, 홀 소자 (1) 는 제 1 검출 상태 (T1) 가 되고, 스위치 (S1) 는 ON 된다. S1 이 ON 됨으로써, 용량 (C1) 에

Vc1 = (V3 - V4) = G(Vh1 + Voa) … (1)

이 충전된다. 계속해서 비교 페이즈 (F2) (제 2 검출 상태 (T2)) 에서는, 스위치 (S1) 가 OFF 되고,

Vc2 = (V3 - V4) = G(-Vh2 + Voa) … (2)

가 출력된다. 여기서,

V5 - V6 = V3 - Vc1 - V4 = Vc2 - Vc1 = -G(Vh1 + Vh2) … (3)

이 되고, 입력 오프셋 전압의 영향이 상쇄된다. 또, 자전 변환 소자의 검출 전압 (Vh1 과 Vh2) 은, 일반적으로 동상의 유효 신호 성분과 역상의 소자 오프셋 성분을 가지기 때문에, 상기 서술한 출력 전압은 소자 오프셋 성분의 영향도 제거된다.

그리고, 비교 페이즈 (F2) 에서는, 식 (3) 으로 나타내는 인가 자계 강도의 검출 전압 성분이 비교기 (4) 에서 기준 전압과 비교되고, H 신호 (VDD) 또는 L 신호 (GND) 가 출력된다. 여기서, 기준 전압은 자전 변환 소자에 있어서의 동상 전압이다. 또, 기준 전압은, 회로를 추가함으로써 임의로 설정 가능하다. 그 출력 신호는, 비교기 (4) 의 출력 단자가 접속되는 2 개의 D 형 플립플롭 (D1 및 D2) 에 의해, 각각의 타이밍으로 2 회 래치된다. 그리고, 그들 2 개의 출력이 접속되는 XOR 회로에 의해, 그들 2 개 출력값이 동일해졌을 때만, 셀렉터 회로에 의해, 비교기의 출력 신호를 출력하여 D 형 플립플롭 (D3) 에 의해 출력 신호를 래치한다. 반대로 D 형 플립플롭 (D1 및 D2) 의 2 개 출력값이 상이하면, D 형 플립플롭 (D3) 에 유지되어 있던 전 (前) 검출시에 있어서의 출력 결과를 그대로 출력한다.

이로써, 센서 장치 내부 혹은 외부로부터의 노이즈에 의해, 자계 강도의 판정 결과에 발생하는 편차를 억제할 수 있게 된다.

실시예 2

도 3 은 본 발명의 실시예 2 에 관련된 자기 센서 장치의 회로도이다. 실시예 2 의 자기 센서 장치는, S 극과 N 극의 양방의 자계 강도를 검지 (양극 검지) 한다.

실시예 2 의 자기 센서 장치는, 자전 변환 소자인 홀 소자 (1) 와, 스위치 전환 회로 (2) 와, 차동 증폭기 (3) 와, 비교기 (4) 와, 셀렉터 회로 (5) 와, D 형 플립플롭과, XOR 회로와, OR 회로를 구비한다.

비교기 (4) 의 출력 단자가 각각 입력 단자에 접속되는 제 1 의 D 형 플립플롭 (D1n) 및 제 2 의 D 형 플립플롭 (D2n) 과, 제 1 의 D 형 플립플롭 (D1n) 의 출력 단자가 입력 단자에 접속되는 제 3 의 D 형 플립플롭 (D1s) 과, 제 2 의 D 형 플립플롭 (D2n) 의 출력 단자가 입력 단자에 접속되는 제 4 의 D 형 플립플롭 (D2s) 과, 제 3 의 D 형 플립플롭 (D1s) 과 제 4 의 D 형 플립플롭 (D2s) 의 출력 단자가 각각 제 1, 제 2 입력 단자에 접속되는 제 1 의 XOR 회로 (Xs) 와, 제 1 의 D 형 플립플롭 (D1n) 과 제 2 의 D 형 플립플롭 (D2n) 의 출력 단자가 각각 제 1, 제 2 입력 단자에 접속되는 제 2 의 XOR 회로 (Xn) 와, 제 1 의 XOR 회로 (Xs) 와 제 2 의 XOR 회로 (Xn) 의 출력 단자가 각각 제 1, 제 2 입력 단자에 접속되는 제 1 의 OR 회로 (OR1) 와, 제 2 의 D 형 플립플롭 (D2n) 과 제 4 의 D 형 플립플롭 (D2s) 의 출력 단자가 각각 제 1, 제 2 입력 단자에 접속되는 제 2 의 OR 회로 (OR2) 와, 제 2 의 OR 회로 (OR2) 의 출력 단자와 제 5 의 D 형 플립플롭 (D3b) 의 출력 단자가 각각 제 1, 제 2 입력 단자 (A, B) 에 접속되고, 제 1 의 OR 회로 (OR1) 의 출력이 셀렉트 단자 (φS) 에 접속되고, OR1 의 출력에 따라 A 나 B 의 입력을 선택적으로 출력하는 셀렉터 회로 (5) 와, 셀렉터 회로 (5) 의 출력 단자가 입력 단자에 접속되는 제 5 의 D 형 플립플롭 (D3b) 을 갖는 구성으로 되어 있다. 또한, 비교기 (4) 가 자계 강도 검출시에 H 신호를 출력하는지 L 신호를 출력하는지에 따라, 상기 제 2 의 OR 회로 (OR2) 가 AND 회로로 되어도 상관없다.

여기서, 홀 소자 (1) 와, 스위치 전환 회로 (2) 와, 차동 증폭기 (3) 와, 비교기 (4) 의 구성에 관련된 부분은 실시예 1 에서 설명한 것과 동일하기 때문에 생략한다. 또, 셀렉터 회로 (5), 스위치 전환 회로 (2), 차동 증폭기 (3) 의 상세한 것에 대해서도 동일하게 할애한다.

다음으로, 제 2 실시예의 자기 센서 장치의 동작을 설명한다. 도 4 는 제 2 실시예의 자기 센서 장치의 제어 신호의 타이밍 차트이다. 양극을 검지하는 경우에는, 검출 주기를 2 회 실시하고, 그들의 결과를 합하여 판정하게 된다. 검출 동작의 1 주기 (T) 는, 상기 서술한 스위치 전환 회로 (2) 의 동작에 따라, 제 1 검출 주기 (T11 및 T12) 와 제 2 검출 주기 (T21 및 T22) 로 나누어져 있다.

먼저, 제 1 검출 주기 (T11 및 T12) (예를 들어, S 극 검지 기간) 의 비교 페이즈 (F2) 에 있어서, 비교기 (4) 로부터 H 신호 (VDD) 또는 L 신호 (GND) 가 출력되고, 그 출력 신호는 비교기 (4) 의 출력 단자가 접속되는 2 개의 D 형 플립플롭 (D1n 과 D2n) 에 의해, 각각의 타이밍으로 2 회 래치된다. 다음으로, 제 2 검출 주기 (T21 및 T22) (예를 들어, N 극 검지 기간) 의 비교 페이즈 (F2) 에 있어서, 비교기 (4) 의 출력 신호가 D 형 플립플롭 (D1n 과 D2n) 에 의해, 각각의 타이밍으로 2 회 래치된다. 그 때, D 형 플립플롭 (D1n 과 D2n) 은, 각각 D 형 플립플롭 (D1s 와 D2s) 과 직렬 접속되어 있기 때문에, 검출 주기 (T1) 에 있어서 D 형 플립플롭 (D1n 과 D2n) 에 유지되어 있던 데이터가 각각 D 형 플립플롭 (D1s 와 D2s) 으로 이동하게 된다. 그리고, 그들 D 형 플립플롭 (D1n 과 D2n) 의 2 개의 출력이 접속되는 XOR 회로, 및 D 형 플립플롭 (D1s 와 D2s) 의 2 개의 출력이 접속되는 XOR 회로의 각각 출력의 OR 을 취하고, 그 신호를 셀렉터 회로의 셀렉트 신호로 한다. 또, 자계 강도의 검출 신호에 대해서는, S 극, N 극 어느 일방의 자계 강도가 검출되면 검출 판정이 되므로, D 형 플립플롭 (D2n 과 D2s) 의 출력의 OR 또는 AND 를 취해 셀렉터 회로의 1 입력으로 한다. 이렇게 함으로써, S 극 검지 기간과 N 극 검지 기간의 양방에 있어서, 각각 2 회씩 래치되는 출력 신호의 값의 정합이 취해졌을 때만, 셀렉터 회로에 의해, 상기 검출 판정된 출력 신호를 출력하여 D 형 플립플롭 (D3b) 에 의해 출력 신호를 래치한다. 반대로 S 극 검지 기간과 N 극 검지 기간의 어느 일방이라도, 각각 2 회씩 래치되는 출력 신호의 정합이 취해지지 않으면, D 형 플립플롭 (D3b) 에 유지되어 있던 전 검출시에 있어서의 출력 결과를 그대로 출력한다.

또한, 실시예 1 및 실시예 2 에 있어서, 비교기 (4) 의 출력이 접속되는 D 형 플립플롭을 2 개로 하여 설명하였으나, D 형 플립플롭은 3 개 이상이어도 상관없다. 그 경우, 그들 출력의 모든 값이 갖추어지지 않는 한, 전 (前) 검출 결과를 유지하게 된다. 이와 같이 병렬로 접속되는 D 형 플립플롭의 수를 늘리면 늘릴수록, 노이즈의 영향력을 보다 억제할 수 있게 된다.

또, 실시예에 나타낸 자기 센서 장치에서는, 홀 소자 (1) 에서 비교 회로 (4) 까지의 회로를 도 1 및 도 3 과 같은 구성으로 하여 설명하였으나, 이 회로에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 비교 회로 (4) 에 입력되는 전압은, 기준 전압을 발생하는 회로에 의해 주어진 전압을 기준으로 한 전압이어도 된다.

또, 도 2 와 도 4 의 타이밍 차트에서는, 동일한 비교 페이즈 기간 내에 있어서 비교기로부터의 출력의 래치를 2 회 실시하였으나, 2 회 래치하는 타이밍은 동일한 비교 페이즈 기간 내일 필요는 없다. 예를 들어 1 회째의 검출 주기 (T) 에서는 φD1 의 클록을 이용하여 1 회만 래치를 실시하고, 연속하여 검출 주기 (T) 를 다시 한번 반복하고, 그 중의 비교 페이즈에 있어서 φD2 의 클록을 이용하여 2 회째의 래치를 실시하고, 그들의 결과를 합하여 판정을 실시해도 된다.

나아가서는, 본 발명에 있어서의 자기 센서 장치는, 교번 검지 (예를 들어 모터의 회전 검지) 용도에 사용할 수도 있다. 교번 검지는 일방 (예를 들어 S 극) 의 극성만의 검지를 실시하는 상태로부터, 그 일방의 극성이 검지되면 타방 (N 극) 의 극성만의 검지를 실시하는 상태로 전환되는 자기 센서 장치이다.

또, 도 2 와 도 4 의 타이밍 차트에 있어서, 검출 주기 (T) 와 검출 주기 (T) 사이에 일정 기간의 스탠바이 기간을 형성하여, 자기 센서 장치의 평균 소비 전류를 억제하는 구동 방법으로 한 경우에도, 동일한 효과가 얻어진다.

1 홀 소자
2 스위치 전환 회로
3 차동 증폭기
4 비교기
5 셀렉터 회로
11, 12 차동 증폭기
D1, D2, D1s, D1n, D2s, D2n, D3, D3b D 형 플립플롭
X, Xs, Xn XOR 회로
OR1, OR2 OR 회로
TM1, TM2 트랜스미션 게이트

Claims

자전 변환 소자에 인가되는 자계 강도에 따라 논리 출력을 실시하는 자기 센서 장치로서,
상기 자전 변환 소자의 출력을 증폭시킨 신호를 입력하고, 비교한 결과를 출력하는 비교기와,
상기 비교기의 출력 단자가 각각 입력 단자에 접속되는 제 1 의 D 형 플립플롭 및 제 2 의 D 형 플립플롭과,
상기 제 1 의 D 형 플립플롭의 출력 단자가 입력 단자에 접속되는 제 3 의 D 형 플립플롭과,
상기 제 2 의 D 형 플립플롭의 출력 단자가 입력 단자에 접속되는 제 4 의 D 형 플립플롭과,
상기 제 3 의 D 형 플립플롭의 출력 단자와 상기 제 4 의 D 형 플립플롭의 출력 단자가 입력 단자에 접속되는 제 1 의 XOR 회로와,
상기 제 1 의 D 형 플립플롭의 출력 단자와 상기 제 2 의 D 형 플립플롭의 출력 단자가 입력 단자에 접속되는 제 2 의 XOR 회로와,
상기 제 1 의 XOR 회로의 출력 단자와 상기 제 2 의 XOR 회로의 출력 단자가 입력 단자에 접속되는 제 1 의 OR 회로와,
상기 제 2 의 D 형 플립플롭의 출력 단자와 상기 제 4 의 D 형 플립플롭의 출력 단자가 입력 단자에 접속되는 제 2 의 OR 회로와,
상기 제 2 의 OR 회로의 출력 단자와 제 5 의 D 형 플립플롭의 출력 단자가 입력 단자에 접속되고, 상기 제 1 의 OR 회로의 출력에 따라 입력 신호를 상기 제 5 의 D 형 플립플롭에 선택적으로 출력하는 셀렉터 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 자기 센서 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 자기 센서 장치는,
상기 자전 변환 소자와,
상기 자전 변환 소자의 제 1 검출 상태와 제 2 검출 상태를 전환하는 스위치 전환 회로와,
상기 스위치 전환 회로의 2 개의 출력 단자의 전압차를 증폭시키는 차동 증폭기와,
일방의 단자가 상기 차동 증폭기의 출력 단자에 접속되어, 오프셋을 유지하는 용량과,
상기 용량의 타방의 단자에 접속된 스위치를 추가로 구비한 것을 특징으로 하는 자기 센서 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 셀렉터 회로는,
제 1 입력 단자에 접속된 제 1 트랜스미션 게이트와,
제 2 입력 단자에 접속된 제 2 트랜스미션 게이트를 구비하고,
셀렉트 단자의 입력 신호에 의해 상기 제 1 트랜스미션 게이트와 상기 제 2 트랜스미션 게이트의 출력을 전환하여 출력하는 것을 특징으로 하는 자기 센서 장치.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 스위치 전환 회로는,
상기 자전 변환 소자의 제 1 단자쌍에 전원 전압을 입력하고, 제 2 단자쌍으로부터 검출 전압을 출력하는 제 1 검출 상태와,
상기 자전 변환 소자의 상기 제 2 단자쌍에 전원 전압을 입력하고, 상기 제 1 단자쌍으로부터 검출 전압을 출력하는 제 2 검출 상태를 전환하는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 자기 센서 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 제 1 검출 상태에 있어서 상기 용량에 오프셋을 유지하는 샘플 페이즈와,
상기 제 2 검출 상태에 있어서 상기 오프셋을 상쇄하면서 인가되는 자계 강도와 기준 전압의 비교를 실시하는 비교 페이즈에 의해 상기 자전 변환 소자에 인가되는 자계 강도에 따라 논리 출력을 실시하는 것을 특징으로 하는 자기 센서 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 제 1 의 D 형 플립플롭과 상기 제 2 의 D 형 플립플롭이 래치하는 타이밍은, 동일한 비교 페이즈인 것을 특징으로 하는 자기 센서 장치.
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