JP3396092B2 - 磁気検出装置 - Google Patents
磁気検出装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気抵抗素子を使用し
た磁気検出装置に関し、特に、周囲温度の変化及び経時
変化に対して安定な出力を得ることができる磁気検出装
置に関する。 【０００２】 【従来の技術】現在、磁気抵抗素子を使用した磁気検出
装置は、磁気抵抗素子の磁気抵抗エレメントパターンに
対し４５°方向から所定の直流バイアス磁界を印加し、
前記バイアス磁界時の磁気抵抗素子出力を基準として前
記出力の大きさ及び極性によって磁気量及び磁気極性を
検出している。 【０００３】図５は、従来の磁気抵抗素子を使用した磁
気検出装置の磁気検出動作を示す原理図である。図５よ
り原理を説明すると、所定の直流バイアス磁界を＋Ｈ１
とし、その時の磁気抵抗素子出力をＶ１とする。前記状
態にて外部磁界Ｈ２ｓｉｎωｔが印加された場合、磁気
抵抗素子に印加される磁界は（Ｈ１＋Ｈ２ｓｉｎωｔ）
となり、磁界（Ｈ１＋Ｈ２）時の磁気抵抗素子出力をＶ
２と置くと、磁気抵抗素子出力Ｖｏｕｔ′は下式で表わ
される。 【０００４】 Ｖｏｕｔ′＝Ｖ１＋（Ｖ２−Ｖ１）ｓｉｎωｔ・・・・・（１） 【０００５】従って、前記磁気検出装置は、初期状態
（外部磁界０）の磁気抵抗素子出力Ｖ１を基準とすれ
ば、数式（１）の第２項（Ｖ２−Ｖ１）ｓｉｎωｔによ
って、外部磁界の大きさ及び極性を判別することが可能
となる。 【０００６】図６は、従来の磁気抵抗素子を用いた磁気
検出装置の磁気抵抗素子出力を増幅する増幅回路例を示
す図である。 【０００７】通常、外部から印加される磁界は、必ずし
も交流磁界だけではなく、直流磁界も当然存在する（地
磁気は直流磁界に属する）。そのため、磁気検出装置は
ＤＣレスポンスを持たせる必要があり、数式（１）で示
されるＶｏｕｔ′を直流増幅する必要がある。また、磁
気抵抗素子出力は、通常、微小な値であるため、以上の
理由により、普通は図６に示したようなＩＣを用いた差
動増幅回路で増幅される。 【０００８】図６の例では、磁気抵抗素子出力を集積回
路ＩＣ１′を用いた差動増幅回路で増幅し、可変抵抗Ｖ
Ｒ１′及びＶＲ２′で増幅回路のオフセット電圧（外部
磁界０時の出力）を設定し、可変抵抗ＶＲ３′で増幅度
の設定を行っている。 【０００９】 【発明が解決しようとする課題】ところで、磁気抵抗エ
レメントは、それぞれ抵抗温度特性を持っており、その
結果、磁気抵抗素子オフセット出力電圧（バイアス磁界
０の時の磁気抵抗素子出力電圧）が温度によって変化す
る。また、経時変化によっても、同様に磁気抵抗素子オ
フセット出力電圧が変化する。この変化は、数式（１）
において、磁気抵抗素子出力Ｖ１及びＶ２両方に寄与
し、磁気抵抗素子オフセット出力電圧の変化量を△Ｖと
するなら、磁気抵抗素子出力Ｖｏｕｔ′は下式で表わさ
れる。 【００１０】 Ｖｏｕｔ′＝(Ｖ１＋△Ｖ)＋｛(Ｖ２＋△Ｖ)−(Ｖ１＋△Ｖ)｝ｓｉｎωｔ ＝(Ｖ１＋△Ｖ)＋(Ｖ２−Ｖ１)ｓｉｎωｔ・・・・・（２） 【００１１】数式（２）から明かなように、磁気検出装
置の外部磁界０における基準電圧に誤差が生じ、増幅回
路の構成上（ＤＣレスポンスが必要）、前記誤差を増幅
してしまうため、これが磁気検出装置のオフセット出力
誤差となって現れてしまう欠点を有している。 【００１２】又、前記磁気抵抗素子オフセット出力電圧
の温度変化、及び経時変化は、変化極性が、正及び負の
両方あり得るため、補正することが不可能である。 【００１３】本発明は、この磁気検出装置の温度変化、
及び経時変化による誤差要因を除去し、周囲の環境変化
に対し、安全な磁気検出装置を提供することを目的とし
ている。 【００１４】 【課題を解決するための手段】本発明は、四つの磁気抵
抗より構成される磁気抵抗素子と、前記磁気抵抗素子に
対して所定のバイアス磁界を印加するバイアスコイル
と、前記磁気抵抗素子からの出力を増幅する増幅器とか
らなる磁気検出装置において、前記バイアスコイルに互
いに逆相同レベルである二つの交流矩形波電圧を印加す
ることを特徴とする磁気検出装置である。 【００１５】又、本発明は、前記の増幅器は、少なくと
もハイパスフィルタを含む増幅回路で構成されたことを
特徴とする磁気検出装置である。 【００１６】又、本発明は、前記の増幅器は、前記増幅
回路からの出力信号を前記交流電圧の周期で同期検波す
るための同期検波回路を二つ含むことを特徴とする磁気
検出装置である。 【００１７】又、本発明は、前記の増幅器は、前記二つ
の同期検波回路の出力信号の差を検出するための機能を
含むことを特徴とする磁気検出装置である。即ち、本発
明は、四つの磁気抵抗より構成される磁気抵抗素子と、
前記磁気抵抗素子に対して所定のバイアス磁界を印加す
るバイアスコイルと、前記磁気抵抗素子からの出力を増
幅する増幅器とからなり、前記バイアスコイルに互いに
逆相同レベルである二つの交流矩形波電圧を印加する磁
気検出装置であって、前記増幅器は、少なくともハイパ
スフィルタを含む増幅回路と、前記増幅回路からの出力
信号を前記交流電圧の周期で同期検波するための二つの
同期検波回路と、前記二つの同期検波回路の出力信号の
差を演算するための演算器とから構成されたことを特徴
とする磁気検出装置である。 【００１８】 【作用】磁気抵抗素子の出力電圧をハイパスフィルタを
含む増幅回路で増幅し、増幅回路を二つの同期検波回路
で二つの同期信号を検出し、前記二つの同期信号の差を
求めることにより、比較的簡単に磁気検出装置のオフセ
ット出力電圧の温度ドリフトや経時変化を除去し、周囲
の環境変化に対して、安定な磁気検出装置を提供するこ
とが可能となる。 【００１９】 【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。 【００２０】本発明の磁気検出装置に用いられる磁気抵
抗素子は、四つの磁気抵抗のパターンが互いに直交する
ように直列、かつ正方形状に接続し、二つのバイアス電
圧印加端子及び二つの出力端子の４端子からなり、バイ
アスコイルは磁気抵抗のパターンに対して４５°方向か
ら所定の直流バイアス磁界を印加するように構成されて
いるものである。 【００２１】図１は、外部磁界が０の場合の磁気検出装
置の磁気検出動作を示す原理図である。バイアスコイル
２端子間に、逆相同レベルである二つの交流矩形波電圧
を印加すると、磁気抵抗素子には正負磁界量Ｈ１の交流
矩形波バイアス磁界が印加される。磁気抵抗素子の磁界
に対する出力電圧特性は、図１に示すように、磁気抵抗
素子出力電圧Ｖｏｕｔ軸に対して対称形をなしており、
正負同一磁界量の場合の磁気抵抗素子出力電圧は、同一
値が得られる。 【００２２】従って、交流矩形波バイアス磁界が＋Ｈ１
時の磁気抵抗素子出力をＶｏｕｔ１、交流矩形波バイア
ス磁界が−Ｈ１時の磁気抵抗素子出力をＶｏｕｔ２とし
た場合、外部磁界が０である図１の場合の磁気抵抗素子
出力電圧は、正負バイアス磁界時、共に、バイアス磁界
Ｈ１に相当する磁気抵抗素子出力電圧Ｖ１が得られる。 【００２３】 Ｖｏｕｔ１＝Ｖ１（交流矩形波バイアス磁界＋Ｈ１時）・・・・・（３） 【００２４】 Ｖｏｕｔ２＝Ｖ１（交流矩形波バイアス磁界−Ｈ１時）・・・・・（４） 【００２５】この時、外部磁界の大きさ、及び極性は、
数式（５）で表される。 【００２６】 Ｖｏｕｔ３＝Ｖｏｕｔ１−Ｖｏｕｔ２・・・・・（５） 【００２７】従って、図１の場合（外部磁界０の場合）
のＶｏｕｔ３は、 Ｖｏｕｔ３＝０・・・・・（６） となる。 【００２８】Ｖｏｕｔ３は、 Ｖｏｕｔ３＝（Ｖ１＋△Ｖ）−（Ｖ１＋△Ｖ）・・・・・（７） となる。 【００２９】数式（６）及び数式（７）より明かなよう
に、外部磁界０の状態のＶｏｕｔ３は、外部環境の変化
と無関係な出力となる。 【００３０】図２は、外部磁界Ｈ２が加えられた場合の
本発明の磁気検出装置の磁気検出動作を示す原理図であ
る。図１の状態に対し、外部磁界Ｈ２が加えられたこと
によって、磁気抵抗素子に与えられる磁界量が変化し、
交流矩形バイアス磁界＋Ｈ時に磁気抵抗素子に与えられ
る磁界は（Ｈ１＋Ｈ２）、交流矩形バイアス磁界−Ｈ時
に磁気抵抗素子に与えられる磁界は（−Ｈ１＋Ｈ２）と
なる。磁界（Ｈ１＋Ｈ２）時の磁気抵抗素子出力電圧を
Ｖ２、磁界（−Ｈ１＋Ｈ２）時の磁気抵抗素子出力電圧
をＶ３とすると、Ｖｏｕｔ１及びＶｏｕｔ２は、下式で
表される。 【００３１】 Ｖｏｕｔ１＝Ｖ１＋（Ｖ２−Ｖ１）・・・・・（８） 【００３２】 Ｖｏｕｔ２＝Ｖ１＋（Ｖ３−Ｖ１）・・・・・（９） 【００３３】つまり、磁界（Ｈ１＋Ｈ２）時、及び磁界
（−Ｈ１＋Ｈ２）時、共に、Ｖ１（外部磁界０時の磁気
抵抗素子出力電圧）を中心として、磁気量に応じて磁気
抵抗素子出力が変化する構成となる。 【００３４】ところで、外部磁界の大きさ、及び極性
は、数式（５）で表されるので、図２の場合のＶｏｕｔ
３は、 Ｖｏｕｔ３＝Ｖ２−Ｖ３・・・・・（１０） となる。 【００３５】更に、外部環境の変化によって、Ｖ２→Ｖ
２＋△Ｖ，Ｖ３→Ｖ３＋△Ｖと変化した場合のＶｏｕｔ
３は、 Ｖｏｕｔ３＝（Ｖ２＋△Ｖ）−（Ｖ３＋△Ｖ）＝Ｖ２−Ｖ３・・・・・(１１) となる。 【００３６】数式（１０）及び数式（１１）より明らか
なように、外部磁界Ｈ２時のＶｏｕｔ３は、外部環境の
変化と無関係な出力となる。従って、常に、Ｖｏｕｔ３
を測定すれば、温度変化や経時変化のような外部環境変
化に対し、影響のない磁気検出が可能となる。 【００３７】図３は、本発明による磁気検出装置の磁気
抵抗素子出力増幅回路の一実施例を示す図で、磁気抵抗
素子出力を抵抗Ｒ１，Ｒ２、集積回路ＩＣ１で構成され
る差動直流増幅回路で初段増幅し、集積回路ＩＣ１の出
力端子に接続されたコンデンサＣ１と抵抗Ｒ３によるハ
イパスフィルタで、集積回路ＩＣ１オフセット電圧、磁
気抵抗素子オフセット電圧の温度変化や経時変化等、直
流増幅電圧成分を除去し、調整用抵抗ＶＲ３、抵抗Ｒ
４、集積回路ＩＣ２で構成される同相増幅回路で増幅す
る２段増幅回路である。 【００３８】コンデンサＣ１と抵抗Ｒ３で構成されるハ
イパスフィルタのカットオフ周波数を交流矩形波バイア
ス磁界の周波数より、かなり小さく設定すれば、増幅器
出力は矩形波出力となり、磁気抵抗素子出力の増幅が可
能となる。なお、ＶＲ１，ＶＲ２は、回路のオフセット
電圧を任意に設定するための調整用抵抗であり、ＶＲ３
は、前記磁気抵抗素子出力増幅回路の増幅度を任意に設
定するための調整用抵抗である。 【００３９】図４は、磁気抵抗素子から磁気検出装置の
出力にいたるまでの回路機能のブロック図である。バイ
アスコイルに印加する二つの交流矩形波電圧（Ａ波、Ｂ
波）１のどちらかの波形を基準として、９０゜位相（Ａ
波）、及び２７０゜位相（Ｂ波）時に、信号を出すＡ波
９０゜位相変調器４、Ｂ波２７０゜位相変調器５があ
り、前記磁気抵抗素子２の出力の増幅回路３からの出力
を前記変調器からの信号によって、Ａ波９０゜位相同期
検波器６、Ｂ波２７０゜位相同期検波器７で同期検波を
行い、二つの同期検波出力信号の差を演算する演算器８
を通して、磁気検出装置９の出力が得られる構成であ
る。 【００４０】図４のブロック機能を回路処理のみで行っ
てもよいが、マイコンを組み合わせることにより、部品
点数の削減を計ることができ、小型化が可能となる。 【００４１】 【発明の効果】以上、説明したように、比較的簡単に磁
気検出装置のオフセット出力電圧の温度ドリフトや経時
変化を除去し、周囲の環境変化に対して、安定な磁気検
出装置を提供することが可能となった。
た磁気検出装置に関し、特に、周囲温度の変化及び経時
変化に対して安定な出力を得ることができる磁気検出装
置に関する。 【０００２】 【従来の技術】現在、磁気抵抗素子を使用した磁気検出
装置は、磁気抵抗素子の磁気抵抗エレメントパターンに
対し４５°方向から所定の直流バイアス磁界を印加し、
前記バイアス磁界時の磁気抵抗素子出力を基準として前
記出力の大きさ及び極性によって磁気量及び磁気極性を
検出している。 【０００３】図５は、従来の磁気抵抗素子を使用した磁
気検出装置の磁気検出動作を示す原理図である。図５よ
り原理を説明すると、所定の直流バイアス磁界を＋Ｈ１
とし、その時の磁気抵抗素子出力をＶ１とする。前記状
態にて外部磁界Ｈ２ｓｉｎωｔが印加された場合、磁気
抵抗素子に印加される磁界は（Ｈ１＋Ｈ２ｓｉｎωｔ）
となり、磁界（Ｈ１＋Ｈ２）時の磁気抵抗素子出力をＶ
２と置くと、磁気抵抗素子出力Ｖｏｕｔ′は下式で表わ
される。 【０００４】 Ｖｏｕｔ′＝Ｖ１＋（Ｖ２−Ｖ１）ｓｉｎωｔ・・・・・（１） 【０００５】従って、前記磁気検出装置は、初期状態
（外部磁界０）の磁気抵抗素子出力Ｖ１を基準とすれ
ば、数式（１）の第２項（Ｖ２−Ｖ１）ｓｉｎωｔによ
って、外部磁界の大きさ及び極性を判別することが可能
となる。 【０００６】図６は、従来の磁気抵抗素子を用いた磁気
検出装置の磁気抵抗素子出力を増幅する増幅回路例を示
す図である。 【０００７】通常、外部から印加される磁界は、必ずし
も交流磁界だけではなく、直流磁界も当然存在する（地
磁気は直流磁界に属する）。そのため、磁気検出装置は
ＤＣレスポンスを持たせる必要があり、数式（１）で示
されるＶｏｕｔ′を直流増幅する必要がある。また、磁
気抵抗素子出力は、通常、微小な値であるため、以上の
理由により、普通は図６に示したようなＩＣを用いた差
動増幅回路で増幅される。 【０００８】図６の例では、磁気抵抗素子出力を集積回
路ＩＣ１′を用いた差動増幅回路で増幅し、可変抵抗Ｖ
Ｒ１′及びＶＲ２′で増幅回路のオフセット電圧（外部
磁界０時の出力）を設定し、可変抵抗ＶＲ３′で増幅度
の設定を行っている。 【０００９】 【発明が解決しようとする課題】ところで、磁気抵抗エ
レメントは、それぞれ抵抗温度特性を持っており、その
結果、磁気抵抗素子オフセット出力電圧（バイアス磁界
０の時の磁気抵抗素子出力電圧）が温度によって変化す
る。また、経時変化によっても、同様に磁気抵抗素子オ
フセット出力電圧が変化する。この変化は、数式（１）
において、磁気抵抗素子出力Ｖ１及びＶ２両方に寄与
し、磁気抵抗素子オフセット出力電圧の変化量を△Ｖと
するなら、磁気抵抗素子出力Ｖｏｕｔ′は下式で表わさ
れる。 【００１０】 Ｖｏｕｔ′＝(Ｖ１＋△Ｖ)＋｛(Ｖ２＋△Ｖ)−(Ｖ１＋△Ｖ)｝ｓｉｎωｔ ＝(Ｖ１＋△Ｖ)＋(Ｖ２−Ｖ１)ｓｉｎωｔ・・・・・（２） 【００１１】数式（２）から明かなように、磁気検出装
置の外部磁界０における基準電圧に誤差が生じ、増幅回
路の構成上（ＤＣレスポンスが必要）、前記誤差を増幅
してしまうため、これが磁気検出装置のオフセット出力
誤差となって現れてしまう欠点を有している。 【００１２】又、前記磁気抵抗素子オフセット出力電圧
の温度変化、及び経時変化は、変化極性が、正及び負の
両方あり得るため、補正することが不可能である。 【００１３】本発明は、この磁気検出装置の温度変化、
及び経時変化による誤差要因を除去し、周囲の環境変化
に対し、安全な磁気検出装置を提供することを目的とし
ている。 【００１４】 【課題を解決するための手段】本発明は、四つの磁気抵
抗より構成される磁気抵抗素子と、前記磁気抵抗素子に
対して所定のバイアス磁界を印加するバイアスコイル
と、前記磁気抵抗素子からの出力を増幅する増幅器とか
らなる磁気検出装置において、前記バイアスコイルに互
いに逆相同レベルである二つの交流矩形波電圧を印加す
ることを特徴とする磁気検出装置である。 【００１５】又、本発明は、前記の増幅器は、少なくと
もハイパスフィルタを含む増幅回路で構成されたことを
特徴とする磁気検出装置である。 【００１６】又、本発明は、前記の増幅器は、前記増幅
回路からの出力信号を前記交流電圧の周期で同期検波す
るための同期検波回路を二つ含むことを特徴とする磁気
検出装置である。 【００１７】又、本発明は、前記の増幅器は、前記二つ
の同期検波回路の出力信号の差を検出するための機能を
含むことを特徴とする磁気検出装置である。即ち、本発
明は、四つの磁気抵抗より構成される磁気抵抗素子と、
前記磁気抵抗素子に対して所定のバイアス磁界を印加す
るバイアスコイルと、前記磁気抵抗素子からの出力を増
幅する増幅器とからなり、前記バイアスコイルに互いに
逆相同レベルである二つの交流矩形波電圧を印加する磁
気検出装置であって、前記増幅器は、少なくともハイパ
スフィルタを含む増幅回路と、前記増幅回路からの出力
信号を前記交流電圧の周期で同期検波するための二つの
同期検波回路と、前記二つの同期検波回路の出力信号の
差を演算するための演算器とから構成されたことを特徴
とする磁気検出装置である。 【００１８】 【作用】磁気抵抗素子の出力電圧をハイパスフィルタを
含む増幅回路で増幅し、増幅回路を二つの同期検波回路
で二つの同期信号を検出し、前記二つの同期信号の差を
求めることにより、比較的簡単に磁気検出装置のオフセ
ット出力電圧の温度ドリフトや経時変化を除去し、周囲
の環境変化に対して、安定な磁気検出装置を提供するこ
とが可能となる。 【００１９】 【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。 【００２０】本発明の磁気検出装置に用いられる磁気抵
抗素子は、四つの磁気抵抗のパターンが互いに直交する
ように直列、かつ正方形状に接続し、二つのバイアス電
圧印加端子及び二つの出力端子の４端子からなり、バイ
アスコイルは磁気抵抗のパターンに対して４５°方向か
ら所定の直流バイアス磁界を印加するように構成されて
いるものである。 【００２１】図１は、外部磁界が０の場合の磁気検出装
置の磁気検出動作を示す原理図である。バイアスコイル
２端子間に、逆相同レベルである二つの交流矩形波電圧
を印加すると、磁気抵抗素子には正負磁界量Ｈ１の交流
矩形波バイアス磁界が印加される。磁気抵抗素子の磁界
に対する出力電圧特性は、図１に示すように、磁気抵抗
素子出力電圧Ｖｏｕｔ軸に対して対称形をなしており、
正負同一磁界量の場合の磁気抵抗素子出力電圧は、同一
値が得られる。 【００２２】従って、交流矩形波バイアス磁界が＋Ｈ１
時の磁気抵抗素子出力をＶｏｕｔ１、交流矩形波バイア
ス磁界が−Ｈ１時の磁気抵抗素子出力をＶｏｕｔ２とし
た場合、外部磁界が０である図１の場合の磁気抵抗素子
出力電圧は、正負バイアス磁界時、共に、バイアス磁界
Ｈ１に相当する磁気抵抗素子出力電圧Ｖ１が得られる。 【００２３】 Ｖｏｕｔ１＝Ｖ１（交流矩形波バイアス磁界＋Ｈ１時）・・・・・（３） 【００２４】 Ｖｏｕｔ２＝Ｖ１（交流矩形波バイアス磁界−Ｈ１時）・・・・・（４） 【００２５】この時、外部磁界の大きさ、及び極性は、
数式（５）で表される。 【００２６】 Ｖｏｕｔ３＝Ｖｏｕｔ１−Ｖｏｕｔ２・・・・・（５） 【００２７】従って、図１の場合（外部磁界０の場合）
のＶｏｕｔ３は、 Ｖｏｕｔ３＝０・・・・・（６） となる。 【００２８】Ｖｏｕｔ３は、 Ｖｏｕｔ３＝（Ｖ１＋△Ｖ）−（Ｖ１＋△Ｖ）・・・・・（７） となる。 【００２９】数式（６）及び数式（７）より明かなよう
に、外部磁界０の状態のＶｏｕｔ３は、外部環境の変化
と無関係な出力となる。 【００３０】図２は、外部磁界Ｈ２が加えられた場合の
本発明の磁気検出装置の磁気検出動作を示す原理図であ
る。図１の状態に対し、外部磁界Ｈ２が加えられたこと
によって、磁気抵抗素子に与えられる磁界量が変化し、
交流矩形バイアス磁界＋Ｈ時に磁気抵抗素子に与えられ
る磁界は（Ｈ１＋Ｈ２）、交流矩形バイアス磁界−Ｈ時
に磁気抵抗素子に与えられる磁界は（−Ｈ１＋Ｈ２）と
なる。磁界（Ｈ１＋Ｈ２）時の磁気抵抗素子出力電圧を
Ｖ２、磁界（−Ｈ１＋Ｈ２）時の磁気抵抗素子出力電圧
をＶ３とすると、Ｖｏｕｔ１及びＶｏｕｔ２は、下式で
表される。 【００３１】 Ｖｏｕｔ１＝Ｖ１＋（Ｖ２−Ｖ１）・・・・・（８） 【００３２】 Ｖｏｕｔ２＝Ｖ１＋（Ｖ３−Ｖ１）・・・・・（９） 【００３３】つまり、磁界（Ｈ１＋Ｈ２）時、及び磁界
（−Ｈ１＋Ｈ２）時、共に、Ｖ１（外部磁界０時の磁気
抵抗素子出力電圧）を中心として、磁気量に応じて磁気
抵抗素子出力が変化する構成となる。 【００３４】ところで、外部磁界の大きさ、及び極性
は、数式（５）で表されるので、図２の場合のＶｏｕｔ
３は、 Ｖｏｕｔ３＝Ｖ２−Ｖ３・・・・・（１０） となる。 【００３５】更に、外部環境の変化によって、Ｖ２→Ｖ
２＋△Ｖ，Ｖ３→Ｖ３＋△Ｖと変化した場合のＶｏｕｔ
３は、 Ｖｏｕｔ３＝（Ｖ２＋△Ｖ）−（Ｖ３＋△Ｖ）＝Ｖ２−Ｖ３・・・・・(１１) となる。 【００３６】数式（１０）及び数式（１１）より明らか
なように、外部磁界Ｈ２時のＶｏｕｔ３は、外部環境の
変化と無関係な出力となる。従って、常に、Ｖｏｕｔ３
を測定すれば、温度変化や経時変化のような外部環境変
化に対し、影響のない磁気検出が可能となる。 【００３７】図３は、本発明による磁気検出装置の磁気
抵抗素子出力増幅回路の一実施例を示す図で、磁気抵抗
素子出力を抵抗Ｒ１，Ｒ２、集積回路ＩＣ１で構成され
る差動直流増幅回路で初段増幅し、集積回路ＩＣ１の出
力端子に接続されたコンデンサＣ１と抵抗Ｒ３によるハ
イパスフィルタで、集積回路ＩＣ１オフセット電圧、磁
気抵抗素子オフセット電圧の温度変化や経時変化等、直
流増幅電圧成分を除去し、調整用抵抗ＶＲ３、抵抗Ｒ
４、集積回路ＩＣ２で構成される同相増幅回路で増幅す
る２段増幅回路である。 【００３８】コンデンサＣ１と抵抗Ｒ３で構成されるハ
イパスフィルタのカットオフ周波数を交流矩形波バイア
ス磁界の周波数より、かなり小さく設定すれば、増幅器
出力は矩形波出力となり、磁気抵抗素子出力の増幅が可
能となる。なお、ＶＲ１，ＶＲ２は、回路のオフセット
電圧を任意に設定するための調整用抵抗であり、ＶＲ３
は、前記磁気抵抗素子出力増幅回路の増幅度を任意に設
定するための調整用抵抗である。 【００３９】図４は、磁気抵抗素子から磁気検出装置の
出力にいたるまでの回路機能のブロック図である。バイ
アスコイルに印加する二つの交流矩形波電圧（Ａ波、Ｂ
波）１のどちらかの波形を基準として、９０゜位相（Ａ
波）、及び２７０゜位相（Ｂ波）時に、信号を出すＡ波
９０゜位相変調器４、Ｂ波２７０゜位相変調器５があ
り、前記磁気抵抗素子２の出力の増幅回路３からの出力
を前記変調器からの信号によって、Ａ波９０゜位相同期
検波器６、Ｂ波２７０゜位相同期検波器７で同期検波を
行い、二つの同期検波出力信号の差を演算する演算器８
を通して、磁気検出装置９の出力が得られる構成であ
る。 【００４０】図４のブロック機能を回路処理のみで行っ
てもよいが、マイコンを組み合わせることにより、部品
点数の削減を計ることができ、小型化が可能となる。 【００４１】 【発明の効果】以上、説明したように、比較的簡単に磁
気検出装置のオフセット出力電圧の温度ドリフトや経時
変化を除去し、周囲の環境変化に対して、安定な磁気検
出装置を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の磁気検出装置の外部磁界が０の場合の
磁気検出動作を示す原理図。 【図２】本発明の磁気検出装置の外部磁界Ｈ２が加えら
れた場合の磁気検出動作を示す原理図。 【図３】図１及び図２に示した原理による本発明の磁気
検出装置の磁気抵抗素子出力における出力電圧増幅回路
例を示す図。 【図４】磁気抵抗素子から磁気検出装置の出力にいたる
までの本発明による回路機能のブロック図。 【図５】従来からの磁気抵抗素子を用いた磁気検出装置
の磁気検出動作を示す原理図。 【図６】従来からの磁気抵抗素子を用いた磁気検出装置
の磁気抵抗素子の出力増幅回路例を示す図。 【符号の説明】 １ （Ａ波、Ｂ波、二つの）交流矩形波電圧 ２ 磁気抵抗素子 ３ 増幅回路 ４ （Ａ波９０゜位相）変調器 ５ （Ｂ波２７０゜位相）変調器 ６ （Ａ波９０゜位相）同期検波器 ７ （Ｂ波２７０゜位相）同期検波器 ８ 演算器 ９ 磁気検出装置 Ｃ１ コンデンサ Ｈ１ （バイアス）磁界（量） Ｈ２ 外部磁界 ＩＣ１，ＩＣ２，ＩＣ１’ 集積回路 Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ１’，Ｒ２’，Ｒ３’
抵抗 Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３ 磁気抵抗素子出力 Ｖcc オフセット電圧 ＶＲ１，ＶＲ２，ＶＲ１’，ＶＲ２’ＶＲ３’ 可変抵
抗（調整用抵抗）
磁気検出動作を示す原理図。 【図２】本発明の磁気検出装置の外部磁界Ｈ２が加えら
れた場合の磁気検出動作を示す原理図。 【図３】図１及び図２に示した原理による本発明の磁気
検出装置の磁気抵抗素子出力における出力電圧増幅回路
例を示す図。 【図４】磁気抵抗素子から磁気検出装置の出力にいたる
までの本発明による回路機能のブロック図。 【図５】従来からの磁気抵抗素子を用いた磁気検出装置
の磁気検出動作を示す原理図。 【図６】従来からの磁気抵抗素子を用いた磁気検出装置
の磁気抵抗素子の出力増幅回路例を示す図。 【符号の説明】 １ （Ａ波、Ｂ波、二つの）交流矩形波電圧 ２ 磁気抵抗素子 ３ 増幅回路 ４ （Ａ波９０゜位相）変調器 ５ （Ｂ波２７０゜位相）変調器 ６ （Ａ波９０゜位相）同期検波器 ７ （Ｂ波２７０゜位相）同期検波器 ８ 演算器 ９ 磁気検出装置 Ｃ１ コンデンサ Ｈ１ （バイアス）磁界（量） Ｈ２ 外部磁界 ＩＣ１，ＩＣ２，ＩＣ１’ 集積回路 Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ１’，Ｒ２’，Ｒ３’
抵抗 Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３ 磁気抵抗素子出力 Ｖcc オフセット電圧 ＶＲ１，ＶＲ２，ＶＲ１’，ＶＲ２’ＶＲ３’ 可変抵
抗（調整用抵抗）
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 四つの磁気抵抗より構成される磁気抵抗
素子と、前記磁気抵抗素子に対して所定のバイアス磁界
を印加するバイアスコイルと、前記磁気抵抗素子からの
出力を増幅する増幅器とからなり、前記バイアスコイル
に互いに逆相同レベルである二つの交流矩形波電圧を印
加する磁気検出装置であって、前記増幅器は、少なくと
もハイパスフィルタを含む増幅回路と、前記増幅回路か
らの出力信号を前記交流電圧の周期で同期検波するため
の二つの同期検波回路と、前記二つの同期検波回路の出
力信号の差を演算するための演算器とから構成されたこ
とを特徴とする磁気検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22589994A JP3396092B2 (ja) | 1994-08-26 | 1994-08-26 | 磁気検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22589994A JP3396092B2 (ja) | 1994-08-26 | 1994-08-26 | 磁気検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0868836A JPH0868836A (ja) | 1996-03-12 |
| JP3396092B2 true JP3396092B2 (ja) | 2003-04-14 |
Family
ID=16836634
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22589994A Expired - Fee Related JP3396092B2 (ja) | 1994-08-26 | 1994-08-26 | 磁気検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3396092B2 (ja) |
-
1994
- 1994-08-26 JP JP22589994A patent/JP3396092B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0868836A (ja) | 1996-03-12 |
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Legal Events
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