TW201643460A - 磁感測器裝置 - Google Patents

磁感測器裝置 Download PDF

Info

Publication number
TW201643460A
TW201643460A TW105106419A TW105106419A TW201643460A TW 201643460 A TW201643460 A TW 201643460A TW 105106419 A TW105106419 A TW 105106419A TW 105106419 A TW105106419 A TW 105106419A TW 201643460 A TW201643460 A TW 201643460A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
output
path
voltage
hall element
magnetic sensor
Prior art date
Application number
TW105106419A
Other languages
English (en)
Inventor
Takahiro Ito
Original Assignee
Sii Semiconductor Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sii Semiconductor Corp filed Critical Sii Semiconductor Corp
Publication of TW201643460A publication Critical patent/TW201643460A/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
    • G01R33/07—Hall effect devices
    • G01R33/072—Constructional adaptation of the sensor to specific applications
    • G01R33/075—Hall devices configured for spinning current measurements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Hall/Mr Elements (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)

Abstract

本發明是一種使用霍爾元件的磁感測器，降低使用旋轉電流方式的磁偏移降低電路中的磁偏移。磁感測器裝置構成為包括：電流路徑切換用開關，連接於霍爾元件的各端子，切換為第一電流路徑與第二電流路徑；輸出路徑切換用開關，連接於霍爾元件的各端子，將輸出霍爾電壓的路徑切換為第一輸出路徑與第二輸出路徑；以及減法器，輸出第一輸出路徑的輸出電壓與第二輸出路徑的輸出電壓的差分，且使第一輸出路徑與第二輸出路徑的配線電阻值相同。

Description

磁感測器裝置
本發明是有關於一種使用霍爾（Hall）元件的磁感測器（magnetic sensor）裝置，更詳細而言，本發明是有關於一種降低旋轉電流（spinning current）式磁感測器裝置的磁偏移（offset）的技術。
從霍爾元件輸出的霍爾電壓不僅包含所施加的磁場的信號成分，亦包含磁偏移成分。所謂磁偏移，是指因製造霍爾元件時的製造偏差或對霍爾元件施加的應力等各種因素而產生的誤差成分。由於磁偏移是誤差成分，因此會大幅影響到磁感測器的精度下降。
專利文獻1揭示了一種使用旋轉電流方式來降低磁偏移成分的電路。旋轉電流方式中，輸出相對於霍爾元件而使電流朝第一方向流動時從未使電流流動的2個端子獲得的霍爾電壓、與使電流朝與第一方向正交的第二方向流動時從未使電流流動的2個端子獲得的霍爾電壓的差分。因而，僅第一方向與第二方向的信號成分被相加，因此磁偏移成分相互抵消。 現有技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利特開2001-337147號公報 [發明所欲解決之課題]
然而，即便使用旋轉電流方式，仍存在因布局圖案（layout pattern）引起的寄生電阻的影響而產生新的雜訊（noise）成分的問題。
圖5是以往的磁感測器裝置的配置配線圖。 此處，使電流從SW3沿第一方向朝SW4流動。在使用霍爾元件的磁感測器中，在旋轉電流方式的磁偏移降低電路中，在輸出電壓切換用N通道（channel）型場效電晶體（transistor）SW5及SW6的N+源極（source）與P型基板間，存在PN接面二極體（diode）D1～D4，有微弱的漏（leak）電流流動。因此，若從霍爾元件的端子H1～H4直至輸出電壓切換用N通道型場效電晶體SW5及SW6的N+源極為止的配線電阻並非相同的值，則即使從霍爾元件輸出相同的霍爾電壓，PN接面二極體造成的電壓降亦會產生差異，從而在第一方向與第二方向上信號位準（level）產生差異，即便使用旋轉電流方式的偏移降低電路，仍有雜訊成分殘留。
本發明是有鑒於此種問題而完成，其目的在於，在使用霍爾元件的磁感測器中，關於用於降低磁偏移的旋轉電流方式的電路而致力於布局圖案，藉此來降低磁偏移。 [解決課題之手段]
為了解決所述課題，本發明的磁感測器裝置採用了以下的結構。 磁感測器裝置構成為包括：電流路徑切換用開關，連接於霍爾元件的各端子，切換為第一電流路徑與第二電流路徑；輸出路徑切換用開關，連接於霍爾元件的各端子，將輸出霍爾電壓的路徑切換為第一輸出路徑與第二輸出路徑；以及減法器，輸出第一輸出路徑的輸出電壓與第二輸出路徑的輸出電壓的差分，且使第一輸出路徑與第二輸出路徑的配線電阻值相同。 [發明的效果]
根據本發明的磁感測器裝置，藉由將從霍爾元件的輸出端子直至輸出電壓切換用開關為止的配線電阻值設為相同的值，從而可降低磁偏移。
以下，參照圖式來說明本發明的實施形態。 圖1是本實施形態的磁感測器裝置的配置配線圖的一例。 相對於霍爾元件1的原點，SW5及SW6呈X軸及Y軸對稱地配置。若各配線的單位配線電阻值相同，則藉由如圖1般使配線的長度相等，從而配線L1～L4的配線電阻值變得相等。
圖2是表示圖1的實施形態的磁感測器裝置的霍爾電壓的成分明細的圖。 將使電流從端子H3沿第一方向朝向端子H4流動時的狀態設為f1、使電流從端子H1沿第二方向朝向端子H2流動時的狀態設為f2。而且，將輸出電壓切換用開關SW5的輸出電壓設為V1、輸出電壓切換用開關SW6的輸出電壓設為V2。將狀態f1時的電壓V1設為V1f1、狀態f1時的電壓V2設為V2f1、狀態f2時的電壓V1設為V1f2、狀態f2時的電壓V2設為V2f2。在以後的說明中，全部內容均是從上部對磁感測器施加磁場。
施加有磁場時的狀態f1下的電壓V1f1與電壓V2f1為   V1f1=-ΔR+Bos-γ         （1） V2f1=+ΔR-Bos-γ         （2）。   而且，狀態f2下的電壓V1f2與電壓V2f2為   V1f2=+ΔR+Bos-γ        （3） V2f2=-ΔR-Bos-γ          （4），   若將利用減法器2來實施（1）-（2）後所得的結果設為電壓Vf1、實施（3）-（4）後所得的結果設為電壓Vf2來進行計算，則成為以下的式（5）與式（6）。
Vf1=（-ΔR+Bos-γ）-（+ΔR-Bos-γ）=-2ΔR+2Bos （5） Vf2=（+ΔR+Bos-γ）-（-ΔR-Bos-γ）=+2ΔR+2Bos        （6）   進而，若利用減法器2來進行Vf2-Vf1，則減法器2的輸出電壓為   （+2ΔR+2Bos）-（-2ΔR+2Bos）=+4ΔR      （7），   僅磁信號成分被相加，而磁偏移成分及因配線L1～L4引起的電壓降γ被抵消，不從減法器2輸出。 另外，只要配線L1～L4的配線電阻值相同，則SW5及SW6的至霍爾元件1為止的距離等配置場所無限定。
圖3是本實施形態的磁感測器裝置的配置配線圖的另一例。 相對於霍爾元件的原點，SW5及SW6被配置在單側。若配線L1及配線L3的配線電阻值相同，且配線L2及配線L4的配線電阻值相同，則切換SW5及SW6時的霍爾元件1與減法器2之間的配線電阻值變得相等。
圖4是表示圖3的實施形態的磁感測器裝置的霍爾電壓的成分明細的圖。 將使電流從端子H3沿第一方向朝向端子H4流動時的狀態設為f1、使電流從端子H1沿第二方向朝向端子H2流動時的狀態設為f2。而且，將輸出電壓切換用開關SW5的輸出電壓設為V1、輸出電壓切換用開關SW6的輸出電壓設為V2。將狀態f1時的電壓V1設為V1f1、狀態f1時的電壓V2設為V2f1、狀態f2時的電壓V1設為V1f2、狀態f2時的電壓V2設為V2f2。
施加有磁場時的狀態f1下的電壓V1f1與電壓V2f1為   V1f1=-ΔR+Bos-α        （8） V2f1=+ΔR-Bos-β        （9）。   而且，狀態f2下的電壓V1f2與電壓V2f2為   V1f2=+ΔR+Bos-α        （10） V2f2=-ΔR-Bos-β         （11），   若將利用減法器2來實施（1）-（2）後所得的結果設為電壓Vf1、實施（3）-（4）後所得的結果設為電壓Vf2來進行計算，則成為以下的式（5）與式（6）。
Vf1=（-ΔR+Bos-α）-（+ΔR-Bos-β）=-2ΔR+2Bos-α+β    （12） Vf2=（+ΔR+Bos-α）-（-ΔR-Bos-β）=+2ΔR+2Bos-α+β     （13）   進而，若利用減法器2來進行Vf2-Vf1，則減法器2的輸出電壓為   （+2ΔR+2Bos-α+β）-（-2ΔR+2Bos-α+β）=+4ΔR   （14），   僅信號被相加，而磁偏移成分、因配線L1和配線L3引起的電壓降α、及因配線L2和配線L4引起的電壓降β被抵消，不從減法器2輸出。
另外，若配線L1及配線L3的配線電阻值相同，且配線L2及配線L4的配線電阻值相同，則SW5及SW6的距霍爾元件的距離等配置場所無限定。
1‧‧‧霍爾元件
2‧‧‧減法器
Bos‧‧‧磁偏移成分
D1～D4‧‧‧PN接面二極體
H1～H4‧‧‧端子
L1～L4‧‧‧配線
SW1～SW4‧‧‧開關
SW5～SW6‧‧‧開關元件（N通道型場效電晶體）
V1、V2‧‧‧輸出電壓
f1、f2‧‧‧狀態
α、β、γ‧‧‧電壓降
ΔR‧‧‧磁信號成分
圖1是本實施形態的磁感測器裝置的配置配線圖的一例。 圖2是表示本實施形態的磁感測器裝置的霍爾電壓的成分明細的圖。 圖3是本實施形態的磁感測器裝置的配置配線圖的另一例。 圖4是表示本實施形態的磁感測器裝置的霍爾電壓的成分明細的圖。 圖5是以往的磁感測器裝置的配置配線圖。
1‧‧‧霍爾元件
2‧‧‧減法器
H1~H4‧‧‧端子
L1~L4‧‧‧配線
SW1~SW6‧‧‧開關
V1、V2‧‧‧輸出電壓

Claims (2)

  1. 一種磁感測器裝置，其特徵在於包括： 霍爾元件，在電源的高電位側與低電位側分別具備二個端子； 電流路徑切換用開關，連接於所述霍爾元件的各所述端子，將流至所述霍爾元件的電流的路徑切換為第一電流路徑與第二電流路徑； 輸出路徑切換用開關，連接於所述霍爾元件的各所述端子，將所述霍爾元件輸出的霍爾電壓的輸出路徑切換為第一輸出路徑與第二輸出路徑；以及 減法器，輸出所述第一輸出路徑的輸出電壓與所述第二輸出路徑的輸出電壓的差分， 且所述第一輸出路徑與所述第二輸出路徑的配線電阻值相同。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的磁感測器裝置，其中 所述電流路徑切換用開關與所述輸出路徑切換用開關相對於所述霍爾元件而呈X軸及Y軸對稱地配置。
TW105106419A 2015-03-09 2016-03-03 磁感測器裝置 TW201643460A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015046303A JP2016166782A (ja) 2015-03-09 2015-03-09 磁気センサ装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201643460A true TW201643460A (zh) 2016-12-16

Family

ID=56887659

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW105106419A TW201643460A (zh) 2015-03-09 2016-03-03 磁感測器裝置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20160266215A1 (zh)
JP (1) JP2016166782A (zh)
KR (1) KR20160110147A (zh)
CN (1) CN105954691A (zh)
TW (1) TW201643460A (zh)

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4037150A (en) * 1973-05-30 1977-07-19 Sergei Glebovich Taranov Method of and apparatus for eliminating the effect of non-equipotentiality voltage on the hall voltage
JPS5472989A (en) * 1977-11-22 1979-06-11 Nippon Kuringeeji Kk Hall element residual voltage control circuit
JPS5491634U (zh) * 1977-12-12 1979-06-28
US5621319A (en) * 1995-12-08 1997-04-15 Allegro Microsystems, Inc. Chopped hall sensor with synchronously chopped sample-and-hold circuit
EP1813954A1 (en) * 1998-08-07 2007-08-01 Asahi Kasei Kabushiki Kaisha Magnetic sensor and production method thereof
JP2000138403A (ja) * 1998-08-28 2000-05-16 Asahi Chem Ind Co Ltd 薄膜磁気センサ―
JP3315397B2 (ja) 2000-03-23 2002-08-19 松下電器産業株式会社 磁界センサおよび磁界検出方法
US20020175679A1 (en) * 2000-12-04 2002-11-28 Hoon Kim Apparatus and method for measuring Hall effect
JP3887275B2 (ja) * 2002-07-03 2007-02-28 東光株式会社 センサ回路
JP2005283271A (ja) * 2004-03-29 2005-10-13 Ricoh Co Ltd Ｉｃチップ、ｍｉセンサ、およびｍｉセンサを備えた電子装置
CN101274674B (zh) * 2007-03-29 2012-01-04 北京石油化工学院 恒流式无触点加磁排钉包装方法及设备
JP5283075B2 (ja) * 2008-12-26 2013-09-04 学校法人慶應義塾 電子回路
JP5350834B2 (ja) * 2009-02-23 2013-11-27 セイコーインスツル株式会社 磁気検出回路
JP5225938B2 (ja) * 2009-06-08 2013-07-03 セイコーインスツル株式会社 磁気センサ装置
US8451003B2 (en) * 2009-07-29 2013-05-28 Tdk Corporation Magnetic sensor having magneto-resistive elements on a substrate
JP5281556B2 (ja) * 2009-12-07 2013-09-04 セイコーインスツル株式会社 物理量センサ
JP5865108B2 (ja) * 2012-02-16 2016-02-17 セイコーインスツル株式会社 磁気センサ装置
JP6144505B2 (ja) * 2013-02-21 2017-06-07 旭化成エレクトロニクス株式会社 磁気センサ装置
JP2014163691A (ja) * 2013-02-21 2014-09-08 Seiko Instruments Inc 磁気センサ装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016166782A (ja) 2016-09-15
KR20160110147A (ko) 2016-09-21
CN105954691A (zh) 2016-09-21
US20160266215A1 (en) 2016-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6238534B2 (ja) リーク電流保護回路が備えられたパワーモジュール
US9835660B2 (en) Current detection method of semiconductor device and semiconductor device
CN104011551A (zh) 电流检测电路以及半导体集成电路装置
JP2007151065A (ja) タイミングコントローラチップ
US20040008070A1 (en) Clamp circuit
US7304506B2 (en) Differential output circuit and semiconductor device having the same
JP5509573B2 (ja) 静電気放電保護回路及びそれを有する集積回路装置
US20220350360A1 (en) Piecewise Correction of Errors Over Temperature without Using On-Chip Temperature Sensor/Comparators
TWI476374B (zh) Physical quantity sensor
JP6588229B2 (ja) 過熱保護回路並びにこれを用いた半導体集積回路装置及び車両
JP2020030179A (ja) 電流検出回路
TW201643460A (zh) 磁感測器裝置
TWI500230B (zh) ESD protection circuit
JP7391720B2 (ja) 半導体集積回路装置および電流検出回路
JP2008145253A (ja) 半導体集積回路およびこの半導体集積回路の終端抵抗の測定方法
JP6599564B1 (ja) 電子モジュール
JP7062935B2 (ja) 電流センサ、電流センサの製造方法および半導体装置
TW201445606A (zh) 保險絲電路及半導體積體電路裝置
TWI764406B (zh) 電源路徑開關電路
JP2020177393A (ja) 定電流回路及び半導体装置
JP6961732B2 (ja) 電流検出回路及び集積回路
JP2010016052A (ja) 電流供給回路および電圧比較回路
JP2015108528A (ja) 半導体装置
TWI564691B (zh) 減少體效應的方法與電路
JP2007088191A (ja) 半導体集積回路