CN108182754A - 磁检测装置 - Google Patents

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CN108182754A
CN108182754A CN201710893654.5A CN201710893654A CN108182754A CN 108182754 A CN108182754 A CN 108182754A CN 201710893654 A CN201710893654 A CN 201710893654A CN 108182754 A CN108182754 A CN 108182754A
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高木和
落合千贵
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Abstract

在具备多路器的磁检测装置中，减轻多路器的偏置噪声而不会使得磁检测装置大型化。放大电路(20)具备运算放大器(21)和多路器(MUX)。多路器具备n个磁检测元件(E1～En)的输出信号(V1～Vn)分别被输入的n个输入节点(N1～Nn)、连接于运算放大器的反相输入端子(T1)的输出节点(NM)、以及分别设置于输出节点与n个输入节点之间的n个开关元件(S1～Sn)。放大电路还具备n‑1个电阻元件(H1～Hn‑1)。n‑1个电阻元件分别设置于n个输入节点之中的相邻的输入节点间，且每一个具有比各开关元件的接通电阻还高的电阻值。

Description

磁检测装置
技术领域
本公开涉及磁检测装置，尤其涉及具备多个磁检测元件与多路器的磁检测装置。
背景技术
一般来说，在纸币上以预先已决定的图案配置(印刷)磁性墨水等的磁性体。在纸币的种类判别或者真伪判定中，为了识别磁性体的配置图案而采用具备多个磁检测元件的磁检测装置。
具备多个磁检测元件的磁检测装置之中，存在具备在将多个磁检测元件的输出信号依次切换的同时进行输出的多路器的装置。已知在将各开关元件切换为闭合状态之际，多路器中会产生各开关元件的输入侧的节点与输出侧的节点的电位差引起的噪声(以下也称为“偏置噪声”)。
以往，作为偏置噪声的对策，提出例如通过使用输出大的磁检测元件而相对地减小偏置噪声的影响(例如参照专利文献1、2)。再有，作为其他对策，提出针对多个磁检测元件的每一个来设置放大电路，将用各放大电路放大后的信号输入多路器，由此来减轻偏置噪声的影响(例如参照专利文献3)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2000-146509号公报
专利文献2：JP特开昭63-88697号公报
专利文献3：JP特开2015-200523号公报
然而，作为多路器的偏置噪声的对策，若例如专利文献1等那样使用输出大的磁检测元件，则有可能使得磁检测装置大型化。再有，作为其他对策，若例如专利文献3那样针对多个磁检测元件的每一个来设置放大电路，则部件件数或电路规模变大，仍然有可能使得磁检测装置大型化。
发明内容
本公开是鉴于上述问题而进行的，其目的在于，在具备多路器的磁检测装置中，减轻多路器的偏置噪声，而不会使得磁检测装置大型化。
(1)本公开基于的磁检测装置具备：具有多个磁检测元件的检测电路；和被连接于检测电路的放大电路。放大电路具备：具备反相输入端子、非反相输入端子和输出端子的运算放大器；及设置于检测电路与运算放大器之间的多路器。多路器具备：多个输入节点，分别被输入多个磁检测元件的输出信号；输出节点，被连接于运算放大器的反相输入端子；和多个开关元件，分别设置于输出节点与多个输入节点之间，且被依次切换为闭合状态。放大电路还具备电阻电路，该电阻电路以比多路器的各开关元件的接通电阻还高的电阻值连接输出节点与打开状态的开关元件所对应的输入节点。
根据上述构成，多路器的输出节点与打开状态的开关元件所对应的输入节点通过电阻电路而被连接。因而，即便开关元件是打开状态，该开关元件所对应的输入节点的电位也接近于输出节点的电位，因此两者的电位差减小。由此，能减轻将打开状态的开关元件切换为闭合状态时的偏置噪声。因而，无需为了偏置噪声对策而使用输出大的磁检测元件，也无需针对磁检测元件的每一个来设置运算放大器。
进而，电阻电路的电阻值为比各开关元件的接通电阻(闭合状态下的电阻值)还高的值。因而，相对于闭合状态的开关元件来说，闭合状态的开关元件所对应的输入节点的信号要比其他相邻的输入节点的信号优先。由此，能抑制其他相邻的输入节点的信号给多路器的输出信号造成的影响，也能确保多路器本来的功能。
其结果，在具备多路器的磁检测装置中，不会使得磁检测装置大型化，能够减轻多路器的偏置噪声。
(2)某实施方式中，电阻电路是多个第1电阻元件，多个第1电阻元件分别设置于多个输入节点之中的相邻的输入节点间且多个第1电阻元件的每一个具有比各开关元件的接通电阻还高的电阻值。多个第1电阻元件经由闭合状态的开关元件，对输出节点与打开状态的开关元件所对应的输入节点进行连接。
根据上述构成，在多个开关元件的任意一个为闭合状态的情况下，多路器的输出节点与打开状态的开关元件所对应的输入节点经由第1电阻元件及处于闭合状态的开关元件而被连接。由此，能够使打开状态的开关元件所对应的输入节点的电位接近输出节点的电位。
(3)某实施方式中，放大电路除多个第1电阻元件之外还包括多个第2电阻元件，多个第2电阻元件分别与多个开关元件并联地设置于输出节点与多个输入节点之间，且多个第2电阻元件的每一个具有比各开关元件的接通电阻还高的电阻值。
根据上述构成，在多个开关元件的每一个都为打开状态的情况下，各多路器的输出节点与各开关元件所对应的输入节点虽然并未经由第1电阻元件而被连接，但经由第2电阻元件而被连接。由此，即便是多个开关元件的每一个都为打开状态的情况下，电能够使得各开关元件所对应的输入节点的电位接近于输出节点的电位。
(4)某实施方式中，放大电路除多个第1电阻元件之外还包括多个第2电阻元件，多个第2电阻元件分别设置于多个输入节点与运算放大器的非反相输入端子之间。
根据上述构成，运算放大器的非反相输入端子与各开关元件所对应的输入节点经由第2电阻元件而被连接。由此，即便是多个开关元件的每一个都为打开状态的情况下，各开关元件所对应的输入节点的电位也接近于运算放大器的非反相输入端子的电位。
在此，作为运算放大器的功能，非反相输入端子的电位和反相输入端子的电位为相同电位。而且，多路器的输出节点连接于运算放大器的反相输入端子。因此，即便是多个开关元件的每一个都为打开状态的情况下，也能够使得各开关元件所对应的输入节点的电位接近于输出节点的电位。
(5)某实施方式中，电阻电路是多个电阻元件，多个电阻元件分别与多个开关元件并联地设置于输出节点与多个输入节点之间且多个电阻元件的每一个具有比各开关元件的接通电阻还高的电阻值。
根据上述构成，多路器的输出节点与各开关元件所对应的输入节点经由电阻元件而被连接。由此，即便是多个开关元件的每一个都为打开状态的情况下，也能够使得各开关元件所对应的输入节点的电位接近于输出节点的电位。
根据本公开，在具备多路器的磁检测装置中，能够减轻多路器的偏置噪声而不会使得磁检测装置大型化。
附图说明
图1是表示磁检测装置的整体构成的一例的图。
图2是表示放大电路的详细构成的一例的图(其1)。
图3是表示放大电路的详细构成的一例的图(其2)。
图4是表示放大电路的详细构成的一例的图(其3)。
图5是表示放大电路的详细构成的一例的图(其4)。
-符号说明-
1磁检测装置，10检测电路，20、20A、20B、20C放大电路，21运算放大器，22、23、G1～Gn、H1～Hn、J1～Jn、K1～Kn电阻元件，24电源，30后级处理电路，40控制电路，100磁介质，E1～En磁检测元件，F1～Fn滤波器，N1～Nn输入节点，MUX多路器，S1～Sn开关元件，T1反相输入端子，T2非反相输入端子，T3输出端子。
具体实施方式
以下，参照附图对实施方式进行说明。在实施方式的附图中，同一参照符号或参照编号表示同一部分或相应部分。再有，在实施方式的说明中，对赋予了同一参照符号等的部分等有时不再反复进行重复的说明。
[实施方式1]
图1是表示基于本实施方式1的磁检测装置1的整体构成的一例的图。磁检测装置1构成为对磁介质100的磁气进行检测。作为一例，磁介质100是包括以预先确定的图案被配置的磁性体(斜线部分)的纸状的介质。更具体的是，例如磁介质100是如纸币那样在纸上印刷了磁性墨水的介质。该情况下，磁检测装置1被搭载于例如自动柜员机等而进行纸币的种类判别及真伪判定。其中，磁介质100也可以是织入了磁性体的箔带的介质。
磁检测装置1具备检测电路10、放大电路20、后级处理电路30和控制电路40。
检测电路10是具备隔开给定距离且直线性地排列的n个(n为2以上的自然数)磁检测元件E1～En的、多信道式的传感器。磁介质100若通过未图示的输送装置而被输送，以使得通过检测电路10附近，则检测电路10的磁检测元件E1～En分别检测通过周边的磁气，并将表示检测结果的信号V1～Vn分别向放大电路20输出。
放大电路20在将磁检测元件E1～En的输出信号V1～Vn的任意一个依次切换的同时进行放大，然后向后级处理电路30输出。关于放大电路20的详细构成，后面详述。
后级处理电路30基于来自放大电路20的信号来识别磁介质100的磁图案，并将被识别出的磁图案与预先确定的图案进行对照，由此进行磁介质100的种类判别或者真伪判定。
图2是表示放大电路20的详细构成的一例的图。放大电路20具备n个滤波器(电容器)F1～Fn、n个电阻元件G1～Gn、多路器MUX和运算放大器21。各电阻元件G1～Gn具有电阻值R3。
运算放大器21具备反相(一)输入端子T1、非反相(+)输入端子T2和输出端子T3。反相输入端子T1与输出端子T3通过电阻元件22来连接。电阻元件22具有电阻值R4。电阻元件23及电源24按顺序设置于非反相输入端子T2与接地之间。电阻元件23具有电阻值R3。电源24产生参照电压VREF。
多路器MUX包括n个输入节点N1～Nn、n个开关元件S1～Sn和输出节点NM。磁检测元件E1～En的输出信号V1～Vn分别被输入至输入节点N1～Nn。开关元件S1～Sn分别设置于输出节点NM与多个输入节点N1～Nn之间。输出节点NM与运算放大器21的反相输入端子T1连接。
在将“i”设为1～n的变量时，如图2所示，滤波器Fi及电阻元件Gi按该顺序串联地连接于磁检测元件Ei与输入节点Ni之间。
控制电路40(参照图1)将多路器MUX的开关元件S1～Sn的任意一个依次切换为接通状态(闭合状态)。具体是，控制电路40(参照图1)将开关元件S1～Sn的任意一个开关元件设为接通状态(闭合状态)、将其他开关元件设为断开状态(打开状态)。而且，控制电路40(参照图1)周期性地依次切换成为接通状态的开关元件。由此，多路器MUX在依次切换输出信号V1～Vn的任意一个的同时向运算放大器21输出。
运算放大器21将从多路器MUX接受到的信号放大，并将放大后的信号VOUT向后级处理电路30(参照图1)输出。
进而，放大电路20具备n-1个电阻元件H1～Hn-1。电阻元件H1～Hn-1分别设置于n个输入节点N1～Nn之中的相邻的输入节点间。各电阻元件H1～Hn-1具有电阻值R1。
各电阻元件H1～Hn-1的电阻值R1被设定为比各开关元件S1～Sn的接通电阻(闭合状态时的电阻值)还高的值。另外，期望各电阻元件H1～Hn-1的电阻值R1为各电阻元件G1～Gn的电阻值R3以上的值(例如R1的10倍程度的值)。
<多路器的偏置噪声减轻>
如上所述，公知在将各开关元件切换为接通状态之际，多路器中会产生各开关元件的输入侧的节点与输出侧的节点的电位差引起的“偏置噪声”。
然而，在基于本实施方式1的上述放大电路20中，多路器MUX的偏置噪声有所减轻。关于这一点，以下详细地进行说明。
如上述，若多路器MUX的开关元件S1～Sn的任意一个成为接通状态，则其他开关元件成为断开状态。以下，为了说明方便，主要设想开关元件S1为接通状态、其他开关元件为断开状态的情况。
该情况下，由于开关元件S2为断开状态，故开关元件S2所对应的输入节点N2并未经由开关元件S2而与输出节点NM连接。可是，由于输入节点N2经由电阻元件H1而连接于输入节点N1，故输入节点N2经由电阻元件H1及处于接通状态的开关元件S1而与输出节点NM连接。由此，即便是例如开关元件S2为断开状态，输入节点N2的电位也被上拉成接近于输出节点NM的电位。其结果，即便是开关元件S2处于断开状态，输入节点N2与输出节点NM的电位差也减小，因此能减轻将开关元件S2切换为接通状态时的偏置噪声。
在此，连接输入节点N1、N2间的电阻元件H1的电阻值R1，如上述被设定成比开关元件S1的接通电阻还高的值。因而，处于接通状态的开关元件S1所对应的输入节点N1的信号V1要比相邻的输入节点N2的信号V2更优先。因此，在开关元件S1为接通状态的情况下，能够减少相邻的输入节点N2的信号V2的影响。因而，也能确保多路器MUX本来的功能。
再有，虽然开关元件S3也为断开状态，但由于开关元件S3所对应的输入节点N3经由电阻元件H1及电阻元件H2而连接于输入节点N1，故输入节点N3经由电阻元件H1、电阻元件H2及处于接通状态的开关元件S1而与输出节点NM连接。由此，例如即便开关元件S3是断开状态，输入节点N3的电位也被上拉为接近于输出节点NM的电位。其结果，也能减轻将开关元件S3切换为接通状态时的偏置噪声。还有，连接输入节点N1、N3间的电阻元件H1、H2的合计电阻值(＝2×R1)比开关元件S1的接通电阻还高。因而，在开关元件S1为接通状态的情况下，与输入节点N2的信号V2的影响相比，输入节点N3的信号V3的影响更进一步减少。关于开关元件S4以后也是同样的。
如上，本实施方式1基于的放大电路20中，在多路器MUX的输入节点N1～Nn之中的相邻的输入节点间，分别设置n-1个电阻元件H1～Hn-1。因而，n-1个电阻元件H1～Hn-1经由接通状态的开关元件而连接输出节点NM与断开状态的开关元件所对应的输入节点。由此，断开状态的开关元件所对应的输入节点的电位被上拉成接近于输出节点NM的电位。其结果，由于输出节点NM与断开状态的开关元件所对应的输入节点的电位差减小，故能减轻将该开关元件切换为接通状态时的偏置噪声。因而，为了执行多路器MUX的偏置噪声对策，作为磁检测元件E1～En无需使用输出大的元件，也无需针对磁检测元件E1～En的每一个来设置运算放大器21(放大电路)。因而，作为磁检测元件E1～En能够使用输出小的元件，且运算放大器21也是1个就足够了。其结果，能够抑制放大电路20大型化。还有，也能抑制成本的增加。
进而，各电阻元件H1～Hn-1的电阻值R1被设定为比各开关元件S1～Sn的接通电阻还高的值。因而，处于接通状态的开关元件所对应的输入节点的信号要比处于断开状态的开关元件所对应的输入节点的信号还优先，能够减小处于断开状态的开关元件所对应的输入节点的信号的影响。因而，也能确保多路器MUX本来的功能。
其结果，既能抑制多路器MUX的偏置噪声，又能实现包括放大电路20的磁检测装置1的小型化。
再有，基于本实施方式1的上述放大电路20中，即便设为磁性体通过了磁检测元件E1～En之间，也能减轻输出信号VOUT的下降。例如在开关元件S1为接通状态的情况下，放大电路20的输出信号VOUT变成下述的式(1)。
VOUT＝-V1×(R4/R3)-V2×{R4/(R1+R3)}-V3×{R4/(2×R1+R3)}...-Vn×[R4/{(n-1)×R1+R3}]...(1)
即，在开关元件S1为接通状态的情况下，信号V1以外的信号V2～Vn经由单个的电阻元件或者多个电阻元件H1～Hn而被输入开关元件S1。因该影响，放大电路20的输出信号VOUT不只是受到信号V1的影响，也受到相邻的信号V2的影响。换言之，在磁性介质通过了磁检测元件E1、E2间的情况下，磁性体信号不只是被V1补充，也被相邻的信号V2补充，因此能减轻输出信号VOUT的下降。
此时，期望各电阻元件H1～Hn-1的电阻值R1为各电阻元件G1～Gn的电阻值R3以上的值(例如R1的10倍程度的值)。由此，能够使相邻的信号V2的增益(R4/(R1+R3)的值)比信号V1的增益(R4/R3的值)还低。进而，对于信号V3以后的各增益(R4/{(i-1)×R1+R3}的值)而言，同样也能够降低。
<变形例1>
图3是表示基于本变形例1的放大电路20A的详细构成的一例的图。放大电路20A针对基于实施方式1的放大电路20而追加了n个电阻元件J1～Jn。其他构造、功能、处理和前述的实施方式1相同，因此，不再反复进行此处的详细说明。
n个电阻元件J1～Jn在输出节点NM与n个输入节点N1～Nn之间分别与开关元件S1～Sn并联地连接。各电阻元件J1～Jn的电阻值R2被设定为比各开关元件S1～Sn的接通电阻还高的值。再有，期望各电阻元件J1～Jn的电阻值R2为运算放大器21的电阻元件22的电阻值R4以上。
这样，通过新追加电阻元件J1～Jn，从而即便是多路器MUX的开关元件S1～Sn的每一个都为断开状态的情况下，输出节点NM与输入节点N1～Nn也会经由电阻元件J1～Jn而分别连接，因此能够稳定地减轻偏置噪声。
具体是，实施方式1中，输出节点NM与断开状态的开关元件所对应的输入节点经由电阻元件H1～Hn-1及处于接通状态的开关元件而被连接。然而，不见得开关元件S1～Sn的任意一个始终为接通状态。例如，在多路器MUX的输入切换之际设置空载时间(使所有开关元件为断开状态的期间)的情况下，在将断开状态的开关元件切换为接通状态之前该开关元件所对应的输入节点与输出节点变成非连接状态。
鉴于这一点，在本变形例1中，除电阻元件H1～Hn-1之外还追加了电阻元件J1～Jn-1。由此，在开关元件S1～Sn的每一个都为断开状态的情况下，输出节点NM与各输入节点N1～Nn虽然并未经由电阻元件H1～Hn-1而被连接，但经由电阻元件J1～Jn-1而被连接。因而，即便是开关元件S1～Sn的每一个都为断开状态的情况下，也能够将各输入节点N1～Nn的电位上拉成接近于输出节点NM的电位。其结果，能够稳定减轻偏置噪声。
<变形例2>
图4是表示基于本变形例2的放大电路20B的详细构成的一例的图。放大电路20B针对基于实施方式1的放大电路20而追加了n个电阻元件K1～Kn。其他构造、功能、处理和前述实施方式1相同，因此不再反复进行此处的详细说明。
n个电阻元件K1～Kn分别设置于运算放大器21的非反相输入端子T2与n个输入节点N1～Nn之间。电阻元件K1～Kn的电阻值R2被设定为比各开关元件S1～Sn的接通电阻还高的值。再有，期望电阻元件K1～Kn的电阻值R2为运算放大器21的电阻元件22的电阻值R4以上。
这样，通过新追加电阻元件K1～Kn，从而与上述变形例1同样，即便是多路器MUX的开关元件S1～Sn的每一个都为断开状态的情况下，输出节点NM与输入节点N1～Nn经由电阻元件K1～Kn而分别连接，因此也能够稳定减轻偏置噪声。
具体是，在本变形例2中，运算放大器21的非反相输入端子T2与各输入节点N1～Nn经由电阻元件K1～Kn而分别连接。由此，即便是开关元件S1～Sn的每一个都为断开状态的情况下，各输入节点N1～Nn的电位也被上拉成接近于运算放大器21的非反相输入端子T2的电位。
在此，作为运算放大器21的功能，非反相输入端子T2的电位和反相输入端子T1的电位变成相同电位。而且，多路器MUX的输出节点NM被连接于反相输入端子T1。因此，即便是开关元件S1～Sn的每一个都为断开状态的情况下，也能够将各输入节点N1～Nn的电位上拉成接近于输出节点NM的电位。其结果，能够稳定减轻偏置噪声。
[实施方式2]
图5是表示基于本实施方式2的放大电路20C的详细构成的一例的图。放大电路20C针对基于实施方式1的放大电路20，取代n个电阻元件H1～Hn-1而追加了上述变形例1所说明过的n个电阻元件J1～Jn。其他构造、功能、处理和前述的实施方式1相同，因此不再反复进行此处的详细说明。
这样，通过取代电阻元件H1～Hn-1而追加电阻元件J1～Jn，从而即便是多路器MUX的开关元件S1～Sn的每一个都为断开状态的情况下，由于输出节点NM与输入节点N1～Nn经由电阻元件J1～Jn而分别被连接，故也能够稳定减轻偏置噪声。
具体是，在实施方式2中，即便是开关元件S1～Sn的每一个都为断开状态的情况下，输出节点NM与各输入节点N1～Nn也经由电阻元件J1～Jn-1而分别连接。因而，即便是开关元件S1～Sn的每一个都为断开状态的情况下，也能够将各输入节点N1～Nn的电位上拉成接近于输出节点NM的电位。其结果，能够稳定减轻偏置噪声。
应该认为本次所公开的实施方式在所有方面均为例示而非限制性的内容。本公开的范围通过权利要求书来示出，而非通过上述的说明，意图包含与权利要求书均等的含义及范围内的所有变更。

Claims (5)

1.一种磁检测装置，具备：
具有多个磁检测元件的检测电路；和
被连接于所述检测电路的放大电路，
所述放大电路具备：
具备反相输入端子、非反相输入端子和输出端子的运算放大器；及
设置于所述检测电路与所述运算放大器之间的多路器，
所述多路器具备：
多个输入节点，分别被输入所述多个磁检测元件的输出信号；
输出节点，被连接于所述运算放大器的所述反相输入端子；和
多个开关元件，分别设置于所述输出节点与所述多个输入节点之间，且被依次切换为闭合状态，
所述放大电路还具备电阻电路，该电阻电路以比所述多路器的各所述开关元件的接通电阻还高的电阻值将所述输出节点与打开状态的所述开关元件所对应的输入节点连接。
2.根据权利要求1所述的磁检测装置，其中，
所述电阻电路是多个第1电阻元件，所述多个第1电阻元件分别设置于所述多个输入节点之中的相邻的输入节点间且所述多个第1电阻元件的每一个具有比各所述开关元件的接通电阻还高的电阻值，
所述多个第1电阻元件经由闭合状态的所述开关元件，将所述输出节点与打开状态的所述开关元件所对应的输入节点连接。
3.根据权利要求2所述的磁检测装置，其中，
所述放大电路除所述多个第1电阻元件之外还包括多个第2电阻元件，所述多个第2电阻元件分别与所述多个开关元件并联地设置于所述输出节点与所述多个输入节点之间，且所述多个第2电阻元件的每一个具有比各所述开关元件的接通电阻还高的电阻值。
4.根据权利要求2所述的磁检测装置，其中，
所述放大电路除所述多个第1电阻元件之外还包括多个第2电阻元件，所述多个第2电阻元件分别设置于所述多个输入节点与所述运算放大器的所述非反相输入端子之间。
5.根据权利要求1所述的磁检测装置，其中，
所述电阻电路是多个电阻元件，所述多个电阻元件分别与所述多个开关元件并联地设置于所述输出节点与所述多个输入节点之间且所述多个电阻元件的每一个具有比各所述开关元件的接通电阻还高的电阻值。
CN201710893654.5A 2016-12-08 2017-09-27 磁检测装置 Pending CN108182754A (zh)

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JP2016-238437 2016-12-08
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