DE10201295B4 - Drehwinkelerfassungsvorrichtung - Google Patents
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Abstract
Drehwinkelerfassungsvorrichtung mit:
einer Brückenschaltung (10), in welcher, während ein Magnetfeld, das an ein magnetisches Erfassungselement (5) angelegt ist, durch ein Drehen eines magnetischen Drehelements, das auf einer vorbestimmten Drehwelle befestigt ist, geändert wird, die Magnetfeldänderung in eine Spannungsänderung konvertiert wird;
einer ersten Differenzverstärkerschaltung (20) zum Verstärken des Signals, das von der Brückenschaltung ausgegeben wird;
einer AC-(Wechselstrom-)Kopplungsschaltung (30) zum Entfernen einer DC-Komponente von dem Ausgangssignal der ersten Differenzverstärkerschaltung;
einer zweiten Differenzverstärkerschaltung (40) zum Verstärken des Signalausgangs von der AC-Kopplungsschaltung;
einer Vergleichsschaltung (50) zum Vergleichen des Signals, das von der zweiten Differenzverstärkerschaltung ausgegeben wird, mit einem vorbestimmten Referenzwert, um dadurch entweder ein Signal einer "0" oder ein Signal einer "1" auszugeben;
einer Ausgangsschaltung (60) zum Wellenform-Formen des Signals mit einer "0" oder einer "1", das von der Vergleichsschaltung ausgegeben wird; und
einer Initiierungsschaltung (70A) einschließlich eines ersten Transistors (75), eines zweiten Transistors (76), eines dritten Transistors (74), und einer Differenzierschaltung (71) zum Treiben der ersten bis dritten Transistoren; in welcher sowohl der erst e Transistor als auch der zweite Transistor mit der AC-Kopplungsschaltung verbunden sind, um so das Ausgangssignal der AC-Kopplungsschaltung in eine Referenzspannung zu konvergieren, unmittelbar nachdem die Energieversorgung eingeschaltet ist; und in welcher der dritte Transistor mit der Vergleichsschaltung verbunden ist, um so das Eingangssignal der Vergleichsschaltung in einen AC-Kopplungsreferenzpegel zu konvergieren.
einer Brückenschaltung (10), in welcher, während ein Magnetfeld, das an ein magnetisches Erfassungselement (5) angelegt ist, durch ein Drehen eines magnetischen Drehelements, das auf einer vorbestimmten Drehwelle befestigt ist, geändert wird, die Magnetfeldänderung in eine Spannungsänderung konvertiert wird;
einer ersten Differenzverstärkerschaltung (20) zum Verstärken des Signals, das von der Brückenschaltung ausgegeben wird;
einer AC-(Wechselstrom-)Kopplungsschaltung (30) zum Entfernen einer DC-Komponente von dem Ausgangssignal der ersten Differenzverstärkerschaltung;
einer zweiten Differenzverstärkerschaltung (40) zum Verstärken des Signalausgangs von der AC-Kopplungsschaltung;
einer Vergleichsschaltung (50) zum Vergleichen des Signals, das von der zweiten Differenzverstärkerschaltung ausgegeben wird, mit einem vorbestimmten Referenzwert, um dadurch entweder ein Signal einer "0" oder ein Signal einer "1" auszugeben;
einer Ausgangsschaltung (60) zum Wellenform-Formen des Signals mit einer "0" oder einer "1", das von der Vergleichsschaltung ausgegeben wird; und
einer Initiierungsschaltung (70A) einschließlich eines ersten Transistors (75), eines zweiten Transistors (76), eines dritten Transistors (74), und einer Differenzierschaltung (71) zum Treiben der ersten bis dritten Transistoren; in welcher sowohl der erst e Transistor als auch der zweite Transistor mit der AC-Kopplungsschaltung verbunden sind, um so das Ausgangssignal der AC-Kopplungsschaltung in eine Referenzspannung zu konvergieren, unmittelbar nachdem die Energieversorgung eingeschaltet ist; und in welcher der dritte Transistor mit der Vergleichsschaltung verbunden ist, um so das Eingangssignal der Vergleichsschaltung in einen AC-Kopplungsreferenzpegel zu konvergieren.
Description
- HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1 . Gebiet der Erfindung - Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehwinkelerfassungsvorrichtung, die befähigt ist, beispielsweise einen Drehwinkel eines zahnradförmigen magnetischen Drehelementes magnetisch zu erfassen.
- 2. Beschreibung des verwandten Sachstandes
- Unter Bezugnahme auf eine Zeichnung wird nun eine herkömmliche Drehwinkelerfassungsvorrichtung beschrieben werden.
4(a) bis4(c) sind Diagramme, um eine magnetische Schaltung einer herkömmlichen Drehwinkelerfassungsvorrichtung veranschaulichend zu zeigen.5 stellt eine Signalverarbeitungsschaltung dar, die in der herkömmlichen Drehwinkelerfassungsvorrichtung eingesetzt wird. - In
4 bezeichnet ein Bezugszeichen1 eine Drehwelle, die einer Kurbelwelle eines Fahrzeugmotors entspricht, ein Bezugszeichen2 stellt ein magnetisches Drehelement dar, ein Bezugszeichen3 zeigt einen Magneten an, ein Bezugszeichen4 bezeichnet einen Chip, und ein Bezugszeichen5 zeigt ein magnetisches Erfassungselement (wird nachstehend als ein "MR-Element" bezeichnet werden). - In
5 zeigt ein Bezugszeichen10 eine Brückenschaltung, ein Bezugszeichen20 zeigt eine differentielle Verstärkungsschaltung an, ein Bezugszeichen30 stellt eine AC-Kopplungsschaltung dar, ein Bezugszeichen40 zeigt eine weitere Verstärkungsschaltung an, ein Bezugszeichen50 zeigt eine Vergleichsschaltung, ein Bezugszeichen60 zeigt eine Ausgangsschaltung an, und ein Bezugszeichen70 ist auch eine Initiierungsschaltung. - Wie in
4 veranschaulicht, enthält die herkömmliche Drehwinkelerfassungsschaltung den Magneten3 mit einer rechtwinkligen Festkörperform, den Chip4 und das magnetische Erfassungselement5 . Dieser Chip4 ist auf einer oberen Fläche dieses Magneten3 befestigt, und eine integrierte Halbleiterschaltung (nämlich eine Signalverarbeitungsschaltung) ist in diesem Chip4 eingebaut. - Da das magnetische Drehelement
2 mit der Zahnradform gedreht wird, das in der Nähe der oben erwähnten Drehwinkelerfassungsvorrichtung bereitgestellt ist, werden ein konkaver Abschnitt und ein konvexer Abschnitt des magnetischen Drehelementes2 abwechselnd in der Nähe des magnetischen Erfassungselements5 positioniert. Folglich wird ein Magnetfeld, das von dem Magneten3 an das magnetische Erfassungselement5 angelegt ist, geändert. Diese Änderung in den Magnetfeldern kann als eine Änderung in Spannungen von dem magnetischen Erfassungselement5 erfasst werden. - Diese Änderung in den Spannungen wird als ein gepulstes elektrisches Signal über die differentielle Verstärkungsschaltung
20 , die AC-Kopplungsschaltung30 , die differentielle Verstärkungsschaltung40 , die Vergleichsschaltung50 und die Ausgangsschaltung60 , die in dem Chip4 bereitgestellt sind, zu einer externen Schaltung ausgegeben. Das gepulste elektrische Signal wird einer Computereinheit (nicht gezeigt) zugeführt, so dass ein Drehwinkel des magnetischen Drehelementes2 erfasst werden kann. - Allgemein wird als das magnetische Erfassungselement
5 entweder ein magnetisches Widerstandselement (wird nachstehend als ein "MR-Element" bezeichnet werden) oder ein magnetisches Großwiderstandselement (wird nachstehend als ein "GMR-Element" bezeichnet werden) eingesetzt. Jedoch werden, da die Betriebsweisen dieses MR-Elements und GMR-Elements im Wesentlichen identisch zueinander sind, die Betriebsweisen der Dreherfassungsvorrichtung in dem Fall beschrieben, dass das MR-Element eingesetzt wird, im Detail erklärt werden. - Ein MR-Element (magnetisches Widerstandselement) entspricht einem derartigen Element, dessen Widerstandswert auf der Grundlage eines Winkels geändert wird, der zwischen einer Magnetisierungsrichtung eines Dünnfilms aus einem elektromagnetischen Material (beispielsweise Ni-Fe, Ni-Co etc.) und einer Stromrichtung davon definiert ist. Der Widerstandswert dieses MR-Elements wird ein Minimum, wenn die Stromrichtung mit der Magnetisierungsrichtung in einem rechten Winkel geschnitten wird, wohingegen der Widerstandswert des MR-Elements ein Maximum in dem Fall wird, dass die Stromrichtung mit der Magnetisierungsrichtung in einem Winkel von 0 Grad geschnitten wird. Mit anderen Worten wird, wenn sowohl die Stromrichtung als auch die Magnetisierungsrichtung entlang der gleichen Richtung geschnitten werden, oder in vollständig entgegengesetzten Richtungen, dieser Widerstandswert ein Maximum. Diese Änderung in den Widerstandswerten wird als eine MR-Änderungsrate bezeichnet werden. Im Allgemeinen ist die MR- Änderungsrate von Ni-Fe gleich 2 bis 3%, und die MR-Änderungsrate von Ni-Co ist 5 bis 6%.
- Da das magnetische Drehelement gedreht wird, wird ein Magnetfeld, das an das MR-Element
5 angelegt ist, geändert, so dass der magnetische Widerstandswert dieses MR-Elements5 geändert wird. Dementsprechend ist, um die Änderung in den Magnetfeldern zu erfassen, wie in5 angezeigt, die Brückenschaltung10 durch ein Einsetzen des MR-Elements5 ausgebildet. Während diese Brückenschaltung10 mit einer Energieversorgung verbunden ist, die befähigt ist, eine konstante Spannung und einen konstanten Strom zuzuführen, wird die Widerstandswertänderung des MR-Elements5 in eine Spannungsänderung konvertiert, und dann kann eine Änderung in den Magnetfeldern, die auf dieses MR-Element5 ausgeübt wird, erfasst werden. - Die herkömmliche Drehwinkelerfassungsvorrichtung ist durch ein Einsetzen der Brückenschaltung
10 , der differentiellen Verstärkungsschaltung20 , der AC-Kopplungsschaltung30 , der differentiellen Verstärkungsschaltung40 , der Vergleichsschaltung50 , der Initiierungsschaltung70 und der Ausgangsschaltung60 angeordnet. Die Brückenschaltung10 ist aus dem Element5 aufgebaut. Die differentielle Verstärkungsschaltung20 verstärkt das Ausgangssignal dieser Brückenschaltung10 . Die AC-Kopplungsschaltung30 entfernt eine DC-Komponente von dem Ausgangssignal der differentiellen Verstärkungsschaltung20 . Die differentielle Verstärkungsschaltung40 verstärkt das Ausgangssignal dieser AC-Kopplungsschaltung30 . Die Vergleichsschaltung50 vergleicht das Ausgangssignal dieser differentiellen Verstärkungsschaltung40 mit einem Referenzwert, um entweder ein Signal "0" oder ein Signal "1" auszugeben. Die Initiierungsschaltung70 stellt das Ausgangssignal dieser Vergleichsschaltung auf einen vorgewählten Pegel ein. Die Ausgangsschaltung60 wird in einem Schaltmodus in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal dieser Vergleichsschaltung50 betrieben. - Die Brückenschaltung
10 enthält einen Widerstand11 und das oben beschriebene MR-Element5 . Der Widerstand11 ist mit einem Energieversorgungsanschluss VCC verbunden; das MR-Element5 ist mit der Masse verbunden; und die anderen jeweiligen Anschlüsse des Widerstand11 und des MR-Elements5 sind mit einem Verbindungspunkt "A" verbunden. - Dann ist der Verbindungspunkt "A" der Brückenschaltung
10 über einen Widerstand21 mit einem invertierenden Eingangsanschluss eines Operationsverstärkers20 verbunden, der in der differentiellen Verstärkungsschaltung20 eingesetzt ist. Auch ist ein nicht-invertierender Eingangsanschluss dieses Operationsverstärkers22 über einen Widerstand27 mit einer Spannungsteilerschaltung verbunden, die eine Referenzenergieversorgung bildet, und ist weiter über einen Widerstand24 mit der Masse verbunden. Der Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers22 ist über den Widerstand23 mit dem eigenen invertierenden Eingangsanschluss verbunden, und ist auch mit einem Kondensator31 verbunden, der in der AC-Kopplungsschaltung30 eingesetzt ist. - Die AC-Kopplungsschaltung
30 ist durch einen Kondensator31 und einen Widerstand34 abgebildet. Ein Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator31 und dem Widerstand34 ist über den Widerstand41 mit einem invertierenden Eingangsanschluss eines Operationsverstärkers42 verbunden, der in der Differentialverstärkerschaltung40 eingesetzt ist. Auch ist ein weiterer Anschluss des Widerstands34 mit einer Spannungsteilerschaltung verbunden, die eine Referenzenergieversorgung ausbildet. - Auch ist ein nicht-invertierender Eingangsanschluss des Operationsverstärkers
42 , der in der Differenzverstärkerschaltung40 bereitgestellt ist, über einen Widerstand47 mit der Spannungsteilerschaltung verbunden, die die Referenzenergieversorgung ausbildet, und ist weiter über einen Widerstand44 mit der Masse verbunden. Ein Ausgangsanschluss dieses Operationsverstärkers42 , der in der Differenzverstärkerschaltung40 eingesetzt ist, ist über einen Widerstand43 mit dem eigenen invertierenden Eingangsanschluss verbunden, und ist auch mit einem invertierenden Eingangsanschluss eines Operationsverstärkers51 verbunden, der in der Vergleichsschaltung50 eingesetzt ist. - Sowohl ein invertierender Eingangsanschluss als auch ein Ausgangsanschluss eines Operationsverstärkers
77 , der in der Initiierungsschaltung70 eingesetzt ist, sind mit dem Ausgangsanschluss (nämlich einem Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator31 und dem Widerstand34 ) der AC-Kopplungsschaltung30 verbunden, und der nicht-invertierende Eingangsanschluss dieses Operationsverstärkers77 ist mit einer Referenzspannungseinheit (Spannungsteilerschaltung) der AC-Kopplungsschaltung30 verbunden. - Ein nicht-invertierender Eingangsanschluss eines Operationsverstärkers
51 , der in der Vergleichsschaltung50 eingesetzt ist, ist mit einer Spannungsteilerschaltung verbunden, und ein Ausgangsanschluss dieses Operationsverstärkers51 ist mit einer Basis eines Transistors61 verbunden, der in der Ausgangsschaltung60 bereitgestellt ist. - Ein Kollektor des Transistors
61 , der in der Ausgangsschaltung60 bereitgestellt ist, ist mit einem Transistor62 und auch einer Basis eines Transistors56 verbunden, der in der Vergleichsschaltung50 eingesetzt ist, und ist auch über einen Widerstand63 mit dem Energieversorgungsanschluss VCC verbunden. Ein Emitter dieses Transistors61 ist mit der Masse verbunden. Ein Kollektor eines Transistors62 ist mit einem Ausgangsanschluss65 verbunden, und ist auch über einen Widerstand64 mit der Energieversorgung VCC verbunden, und weiter ist ein Emitter dieses Transistors64 mit der Masse verbunden. - Zusätzlich ist ein Kollektor eines Transistors
56 , der in der Vergleichsschaltung50 eingesetzt ist, mit einer Spannungsteilerschaltung verbunden, die eine Referenzenergieversorgung der Vergleichsschaltung50 ausbildet, und ein Emitter dieses Transistors56 ist mit der Masse verbunden. -
6 ist ein Zeitgebungsdiagramm zum Anzeigen eines Wellenformverarbeitungsbetriebs, der erhalten wird, während das magnetische Drehelement in der oben erklärten herkömmlichen Drehwinkelerfassungsvorrichtung gedreht wird. - Da das magnetische Drehelement
2 gedreht wird, wird eine Magnetfeldänderung an das MR-Element5 angelegt, so dass ein derartiger, wie in6(a) gezeigter Ausgang von der Ausgangsseite der Differenzverstärkungsschaltung20 erhalten wird. Dieses Ausgangssignal entspricht den konkaven/konvexen Abschnitten des magnetischen Drehelements2 . - Das Ausgangssignal dieser Differenzverstärkerschaltung
20 wird der AC-Kopplungsschaltung30 zugeführt, und dann wird eine DC-Komponente von diesem zugeführten Signal durch diese AC-Kopplungsschaltung30 entfernt. Gleichzeitig wird eine Referenzspannung (beispielsweise (1/2) x VCC) als eine DC-Komponente angelegt. Dann wird das Ausgangssignal dieser AC-Kopplungsschaltung30 überdies durch die Differenzverstärkerschaltung40 verstärkt, und dann wird das verstärkte Signal der Vergleichsschaltung50 zugeführt. - Wie in
6(a) angezeigt, wird das Signal (das Eingangssignal der Vergleichsschaltung), das der Vergleichsschaltung50 zugeführt wird, mit einem Referenzwert gleich einem Referenzpegel verglichen, um so in entweder ein Signal "0" oder ein Signal "1" konvertiert zu werden. - Dieses Vergleichssignal wird überdies durch die Ausgangsschaltung
60 in der Wellenform geformt. Folglich wird, wie in6(b) dargestellt, ein derartiges Ausgangssignal, das eine "0" (LOW) aufweist oder eine "1" (HIGH) aufweist, von dem Ausgangsanschluss65 der Ausgangsschaltung60 erhalten. Diese Signale weisen eine steile ansteigende Flanke und eine steile abfallende Flanke auf. - In der oben erwähnten herkömmlichen Drehwinkelerfassungsvorrichtung besteht, da der Operationsverstärker
77 in der Initiierungsschaltung70 verwendet wird, ein Problem darin, dass die Schaltungsskalierung dieser Drehwinkelerfassungsvorrichtung erhöht wird, während die Initiierungsschaltung70 den Signalpegel der Vergleichsschaltung50 auf einen vorgewählten Pegel einstellt, wenn die Energieversorgung eingeschaltet wird. - Die
DE 196 49 400 beschreibt einen Fühler, um ein präzises Ausgangssignal gemäß einer bestimmten Position eines Drehelements auszugeben. Dazu enthält ein Fühler einen Magneten zum Erzeugen eines Magnetfelds, ein Drehelement aus magnetischem Material zum Verändern des durch den Magneten erzeugten Magnetfelds derart, daß das Drehelement mit festgelegter Distanz beabstandet zu dem Magneten angeordnet ist, eine Giant Magnetoresistive Vorrichtung, die ihren Widerstand in Ansprechen auf das Magnetfeld verändert, dessen Größe durch das Drehelement aus magnetischem Material verändert wird, und einen Differenverstärker zum Detektieren der Verstellung des Drehelements aus magnetischem Material und ebenso der Relativpositon des Drehelements aus magnetischem Material im Hinblick auf die Giant Magnetoresistive Vorrichtung dann, wenn sich das Drehelement aus magnetischem Material in Ruhe befindet, und zwar auf Basis des Ausgangssignals der Giant Magnetoresistive Vorrichtung. - ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
- Die vorliegende Erfindung ist ausgeführt worden, um das oben erklärte Problem zu lösen, und weist es deswegen als eine Aufgabe auf, eine derartige Drehwinkelerfassungsvorrichtung bereitzustellen, die befähigt ist, ein Signal, das einen gewünschten Pegel aufweist, augenblicklich zu stabilisieren und das stabile Signal auszugeben, wenn die Energieversorgung eingeschaltet wird, und auch befähigt ist, eine Schaltungsskalierung davon zu verringern.
- Um die oben erklärte Aufgabe zu lösen, ist eine Drehwinkelerfassungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine derartige Drehwinkelerfassungsvorrichtung gekennzeichnet, die umfasst: eine Brückenschaltung, in welcher, während ein Magnetfeld, das an ein magnetisches Erfassungselement angelegt ist, durch ein Drehen eines magnetischen Drehelements, das auf einer vorbestimmten Drehwelle befestigt ist, geändert wird, die Magnetfeldänderung in eine Spannungsänderung konvertiert wird; eine erste Differenzverstärkerschaltung zum Verstärken des Signals, das von der Brückenschaltung ausgegeben wird; eine AC-(Wechselstrom)-Kopplungsschaltung zum Entfernen einer DC-Komponente von dem Ausgangssignal der ersten Differenzverstärkerschaltung; eine zweite Differenzverstärkerschaltung zum Verstärken des Signalausgangs von der AC-Kopplungsschaltung; eine Vergleichsschaltung zum Vergleichen des Signals, das von der zweiten Differenzverstärkerschaltung ausgegeben wird, mit einem vorbestimmten Referenzwert, um dadurch entweder ein Signal einer "0" oder ein Signal einer "1" auszugeben; eine Ausgangsschaltung zum Wellenform-Formen des Signals mit einer "0" oder einer "1", das von der Vergleichsschaltung ausgegeben wird; und eine Initiierungsschaltung einschließlich eines ersten Transistors, eines zweiten Transistors, eines dritten Transistors und einer Differenzierschaltung zum Treiben der ersten bis dritten Transistoren; in welcher sowohl der erste Transistor als auch der zweite Transistor mit der AC-Kopplungsschaltung verbunden sind, um so das Ausgangssignal der AC-Kopplungsschaltung in eine Referenzspannung zu konvergieren, unmittelbar nachdem die Energieversorgung eingeschaltet ist; und in welcher der dritte Transistor mit der Vergleichsschaltung verbunden ist, um so das Eingangssignal der Vergleichsschaltung auch in einen AC-Kopplungsreferenzpegel zu konvergieren.
- Die Drehwinkelerfassungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist auch dadurch gekennzeichnet, dass sowohl ein Kollektor des ersten Transistors als auch ein Emitter des zweiten Transistors mit einem Ausgangsanschluss der AC-Kopplungsschaltung verbunden sind; sowohl ein Emitter des ersten Transistors als auch ein Kollektor des zweiten Transistors mit einer Referenzspannungseinheit der AC-Kopplungsschaltung verbunden sind; ein Kollektor des dritten Transistors mit dem Ausgangsanschluss der Vergleichsschaltung verbunden ist; und die Differenzierschaltung durch einen Widerstand und einen Kondensator ausgebildet ist und mit den Basen der ersten, zweiten und dritten Transistoren verbunden ist, um so die ersten, zweiten und dritten Transistoren nur für eine vorgegebene Zeitperiode zu treiben, die auf der Grundlage von sowohl dem Widerstandswert des Transistors als auch dem Kapazitätswert des Kondensators bestimmt ist.
- KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
- Für ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung wird auf eine detaillierte Beschreibung Bezug genommen, die in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen zu lesen ist.
- In den Zeichnungen zeigen:
-
1 ein Schaltungsdiagramm einer Signalverarbeitungsschaltung einer Drehwinkelerfassungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung; -
2(a) und2(b) Zeitgebungsdiagramme zum Darstellen von Betriebsweisen der Signalverarbeitungsschaltung, die in der Drehwinkelerfassungsvorrichtung der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung eingesetzt ist; -
3 ein Zeitgebungsdiagramm zum Erklären von Betriebsweisen einer Initiierungsschaltung, die in der Signalverarbeitungsschaltung der Drehwinkelerfassungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung eingesetzt ist; -
4(a) bis4(c) Diagramme zum veranschaulichenden Anzeigen des Aufbaus der Magnetschaltung, die in der herkömmlichen Drehwinkelerfassungsvorrichtung eingesetzt ist, und auch zum veranschaulichenden Zeigen eines Aufbaus einer Magnetschaltung, die in der Drehwinkelerfassungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung eingesetzt ist; -
5 das Schaltungsdiagramm der Signalverarbeitungsschaltung, die in der herkömmlichen Drehwinkelerfassungsvorrichtung eingesetzt ist; und -
6 das Zeitgebungsdiagramm zum Erklären der Betriebsweisen der Signalverarbeitungsschaltung, die in der herkömmlichen Drehwinkelerfassungsvorrichtung eingesetzt ist. - DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
- Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen werden nun verschiedene bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.
-
1 ist ein Schaltungsdiagramm einer Signalverarbeitungsschaltung, die in einer Drehwinkelerfassungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung eingesetzt ist. Es sei darauf hingewiesen, dass die gleichen Bezugszeichen, die in5 gezeigt sind, wie jene zum Bezeichnen der gleichen oder ähnlicher Schaltungselemente, die in1 angezeigt sind, eingesetzt werden. - In
1 ist eine Initiierungsschaltung70A mit einer Differenzierschaltung71 , einem Transistor74 und weiteren Transistoren75 und76 eingesetzt. Diese Differenzierschaltung71 ist aus einem Kondensator72 und einem Widerstand73 ausgebildet. Es ist zu verstehen, dass andere Schaltungsanordnungen dieser Signalverarbeitungsschaltung identisch zu jener der herkömmlichen Signalverarbeitungsschaltung, die in5 angezeigt ist, sind. - In dieser Ausführungsform 1 ist es, da die Initiierungsschaltung
70A eingesetzt wird, möglich, ein stabiles Ausgangssignal zu erhalten, unmittelbar nachdem die Energieversorgung eingeschaltet wird. Diese Initiierungsschaltung70A enthält die Transistoren74 ,75 und76 , und auch die Differenzierschaltung71 , die durch den Widerstand73 und den Kondensator72 ausgebildet ist und eingesetzt ist, um so diese Transistoren74 bis76 zu treiben. - Wie in
3 gezeigt, werden die Transistoren74 ,75 und76 unter einer derartigen Bedingung eingestellt, dass diese Transistoren nur für eine konstante Zeit "t" betrieben werden können, die auf der Grundlage des Widerstandswerts des Widerstands73 und des Kapazitätswerts des Kondensators72 bestimmt wird. Wie in1 angezeigt, ist die Basis des Transistors74 mit der Differenzierschaltung71 verbunden, der Kollektor dieses Transistors74 ist mit einem Ausgangsanschluss eines Operationsverstärkers51 verbunden, der in der Vergleichsschaltung50 eingesetzt ist, und der Emitter des Transistors74 ist mit der Masse verbunden. Die Basis des Transistors75 ist mit der Basis des Transistors76 verbunden, und beide Basen dieser Transistoren75 und76 sind auch mit der Differenzierschaltung71 verbunden. Sowohl der Kollektor des Transistors75 als auch der Emitter des Transistors76 sind mit dem Ausgangsanschluss der AC-Kopplungsschaltung30 verbunden, wohingegen sowohl der Emitter des Transistors75 als auch der Kollektor des Transistors76 mit einer Referenzspannungs- (beispielsweise 1/2 × VCC) -Einheit der AC-Kopplungsschaltung30 verbunden sind. - Folglich wird, auch wenn ein sehr großer Unterschied in dem Widerstandswert des Widerstands
11 und auch dem Widerstandswert des MR-Elements5 erzeugt wird, die die Brückenschaltung10 bilden, das Ausgangssignal der AC-Kopplungsschaltung30 in die Referenzspannung konvergiert, unmittelbar nachdem die Energieversorgung eingeschaltet ist, und das Eingangssignal der Vergleichsschaltung50 wird auch in einen AC-Kopplungsreferenzpegel konvergiert. Folglich kann die Initiierungseigenschaft verbessert werden. Die Schaltungsskalierung dieser Initiierungsschaltung70A kann auch verringert werden, verglichen mit der herkömmlichen Initiierungsschaltung70 mit dem Einsatz des Operationsverstärkers77 . -
2 ist ein Zeitgebungsdiagramm zum Anzeigen eines Wellenformverarbeitungsbetriebs, der erhalten wird, während das magnetische Drehelement2 in der oben erklärten Drehwinkelerfassungsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform 1 gedreht wird. - Da das magnetische Drehelement
2 gedreht wird, wird eine Magnetfeldänderung an das MR-Element5 angelegt, so dass ein derartiger Ausgang, wie er in2(a) gezeigt ist, von der Ausgangsseite der Differenzverstärkerschaltung20 erhalten wird. Dieses Ausgangssignal entspricht den konkaven/konvexen Abschnitten des magnetischen Drehelements2 . - Das Ausgangssignal dieser Differenzverstärkerschaltung
20 wird der AC-Kopplungsschaltung30 zugeführt, und dann wird eine DC-Komponente von diesem zugeführten Signal durch die AC-Kopplungsschaltung30 entfernt. Gleichzeitig wird eine Referenzspannung (beispielsweise (1/2) x VCC) als eine DC-Komponente angelegt. Dann wird das Ausgangssignal dieser AC-Kopplungsschaltung30 überdies durch die Differenzverstärkerschaltung40 verstärkt, und dann wird das verstärkte Signal der Vergleichsschaltung50 zugeführt. - Wie in
2(a) angezeigt, wird das Signal (das Eingangssignal der Vergleichsschaltung), das der Vergleichsschaltung50 zugeführt wird, mit einem Referenzwert gleich einem Vergleichspegel verglichen, um so entweder in ein Signal einer "0" oder ein Signal einer "1" konvertiert zu werden. - Dieses Vergleichssignal wird überdies durch die Ausgangsschaltung
60 in der Wellenform geformt. Folglich wird, wie in2(b) dargestellt, ein derartiges Ausgangssignal, das eine "0" (LOW) aufweist, oder eine "1" (HIGH) aufweist, von dem Ausgangsanschluss65 der Ausgangsschaltung60 erhalten. Diese Signale weisen eine steile ansteigende Flanke und eine steile abfallende Flanke auf. - In herkömmlicher Weise wird der Operationsverstärker
77 in der Initiierungsschaltung70 eingesetzt, die den Signalpegel der Vergleichsschaltung50 auf einen vorbestimmten Pegel einstellen kann. Im Gegensatz dazu kann in dieser Ausführungsform 1, da die Transistoren75 und76 in der Initiierungsschaltung70 eingesetzt werden, die Schaltungsskalierung verringert werden, und dementsprechend können die Herstellungskosten davon gesenkt werden.
Claims (2)
- Drehwinkelerfassungsvorrichtung mit: einer Brückenschaltung (
10 ), in welcher, während ein Magnetfeld, das an ein magnetisches Erfassungselement (5 ) angelegt ist, durch ein Drehen eines magnetischen Drehelements, das auf einer vorbestimmten Drehwelle befestigt ist, geändert wird, die Magnetfeldänderung in eine Spannungsänderung konvertiert wird; einer ersten Differenzverstärkerschaltung (20 ) zum Verstärken des Signals, das von der Brückenschaltung ausgegeben wird; einer AC-(Wechselstrom-)Kopplungsschaltung (30 ) zum Entfernen einer DC-Komponente von dem Ausgangssignal der ersten Differenzverstärkerschaltung; einer zweiten Differenzverstärkerschaltung (40 ) zum Verstärken des Signalausgangs von der AC-Kopplungsschaltung; einer Vergleichsschaltung (50 ) zum Vergleichen des Signals, das von der zweiten Differenzverstärkerschaltung ausgegeben wird, mit einem vorbestimmten Referenzwert, um dadurch entweder ein Signal einer "0" oder ein Signal einer "1" auszugeben; einer Ausgangsschaltung (60 ) zum Wellenform-Formen des Signals mit einer "0" oder einer "1", das von der Vergleichsschaltung ausgegeben wird; und einer Initiierungsschaltung (70A ) einschließlich eines ersten Transistors (75 ), eines zweiten Transistors (76 ), eines dritten Transistors (74 ), und einer Differenzierschaltung (71 ) zum Treiben der ersten bis dritten Transistoren; in welcher sowohl der erst e Transistor als auch der zweite Transistor mit der AC-Kopplungsschaltung verbunden sind, um so das Ausgangssignal der AC-Kopplungsschaltung in eine Referenzspannung zu konvergieren, unmittelbar nachdem die Energieversorgung eingeschaltet ist; und in welcher der dritte Transistor mit der Vergleichsschaltung verbunden ist, um so das Eingangssignal der Vergleichsschaltung in einen AC-Kopplungsreferenzpegel zu konvergieren. - Drehwinkelerfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei: sowohl ein Kollektor des ersten Transistors als auch ein Emitter des zweiten Transistors mit einem Ausgangsanschluss der AC-Kopplungsschaltung verbunden sind; sowohl ein Emitter des ersten Transistors als auch ein Kollektor des zweiten Transistors mit einer Referenzspannungseinheit der AC-Kopplungsschaltung verbunden sind; ein Kollektor des dritten Transistors mit dem Ausgangsanschluss der Vergleichsschaltung verbunden ist; und die Differenzierschaltung durch einen Widerstand (
73 ) und einen Kondensator (72 ) ausgebildet ist, und mit den Basen der ersten, zweiten und dritten Transistoren verbunden ist, um so die ersten, zweiten und dritten Transistoren nur für eine vorgegebene Periode einer Zeitdauer zu treiben, die auf der Grundlage von sowohl dem Widerstandswert des Widerstands als auch dem Kapazitätswert des Kondensators bestimmt ist.
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