JP5878883B2 - 磁気センサの温度特性補正方法 - Google Patents
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Description
図1は、従来の定電圧駆動した磁気ホールセンサを説明するための構成図である。この磁気ホールセンサは、ホール素子とホール素子の定電圧源とを備えている。駆動電圧Vと印加磁場Bからホール素子の起電力VHVは、下式で与えられる。
VHV=SV・V・B
なお、SVは、ホール素子を定電圧駆動した場合の磁気感度を示している。
VHI=SI・I・B
なお、SVは、ホール素子を定電流駆動した場合の磁気感度を示している。
図3は、従来のホール素子の電源端子と主力端子の関係を示す図である。図1及び図2に示したホール素子は、図3に示す電源端子CP,CNに電圧又は電流を印加し、それらと対向した位置に設けられている出力端子VP,VNから起電力を取り出す構成となっている。
したがって、本発明のように、磁気センサの温度特性の1次成分と高次成分に相関がある場合に、1次成分の調整と高次成分の調整を連動させることで、2温度での調整で高次成分まで調整でき、温度特性を簡単な回路構成及び手順でキャンセルすることができる磁気センサの温度特性補正回路及び温度特性補正方法を実現することはできない。
また、請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の発明において、前記磁気センサは、温度特性の1次成分と高次成分に相関関係を有する。
本発明に係る磁気センサの温度特性補正回路は、磁気センサの温度特性の1次成分と高次成分に相関がある場合に、1次成分の調整と高次成分の調整を連動させることで、2温度での調整で高次成分まで調整できる磁気センサの温度特性補正回路である。
また、1次補正値調整回路3は、温度特性生成回路1からの第1の電圧V1(T)と補正基準温度調整回路2からの第2の電圧V2との差分を増幅するものである。また、関数回路4は、1次補正値調整回路3で調整した第3の電圧V3(T)をリファレンスとして任意の温度特性を有する電流I1(V3(T))を生成するものである。
また、電圧生成回路7は、磁気センサを電圧駆動するために、第5の電圧(V5(V3(T)))をリファレンスとして、駆動電圧V6(T),V7(T)を生成し、それぞれの電源端子CpとCnに与えて磁気センサを電圧駆動するものである。
温度特性(温特)生成回路1は、異なる温度特性を持つ抵抗を使用したり、バンドギャップ回路を用いたりする回路などを用いて温度特性を持った第1の電圧V1(T)を生成する。また、補正基準温度調整回路2は、温度特性を補正してもVHVやVHIに影響が出ない温度を設定するための回路である。
また、関数回路4は、1次補正値調整回路で調整したV3(T)をリファレンスとして任意の温度特性を持つI1(V3(T))を生成する。1次の温度特性を持つ電圧V3(T)をリファレンスとしているため、1次補正値調整回路3の増幅率Aを調整しV3(T)の値が変化すると連動して出力I1(V3(T))の値も変化する。
また、関数出力調整回路5は、関数回路4の出力I1(V3(T))を電圧へと変換し、電圧レベルを調整し磁気センサのバラツキに対応した第4の電圧V4(I1(V3(T)))、つまり、V4(V3(T))を生成することができる。
また、駆動回路(電圧生成回路)7は、磁気センサを定電圧駆動するための回路である。第5の電圧V5(V3(T))をリファレンスとして、第6の電圧V6(V5)、つまりV6(V3(T))とV7(V5)、つまり、第7の電圧V7(V3(T))を生成し、それぞれCpとCnに与え磁気センサを定電圧駆動する。
次に、本発明に係る磁気センサの温度特性補正方法について以下に説明する。
温度特性の1次成分と高次成分に相関がある磁気センサの温度特性をキャンセルする場合に、補正の基準温度(リファレンス)を高温とし、高温と室温で温度特性を補正する場合の手順について説明する。
まず、1次温特生成ステップにおいて、1次の温度特性を有する信号を生成する。次に、所定温特生成ステップにおいて、1次の温度特性を有する信号をもとに所定の温度特性を有する信号を生成する。
また、1次温特生成ステップは、補正後の磁気センサの駆動電圧又は駆動電流と補正後の磁気センサの駆動電圧又は駆動電流が第1の温度において一致するように、1次の温度特性を有する信号を生成する。
また、磁気センサに対して上述した各ステップを実行する実行ステップと、磁気センサとは他の磁気センサに対して、磁気センサに対する実行ステップと同じ設定をするステップと、補正後の他の磁気センサの駆動電圧又は駆動電流と補正後の他の磁気センサの駆動電圧又は駆動電流が第3の温度において一致するように、1次の温度特性を有する信号を生成するステップとを有している。
[手順1]
図8は、図5から抜き出した代表例を示す磁気センサの温度特性を示す図である。まず、高温で補正基準温度調整回路2を用いて基準温度の調整を行う。温度特性のないV2の値が温度特性を持つV1(T)値と同じになるようにV2を調整する。図9は、基準温度調整を示す図である。
[手順2]
高温(基準温度)での起電力VHV又はVHIを測定する。この値をリファレンスにして温度特性の補正を行う。
室温での起電力VHV又はVHIを測定しながら、1次補正値調整回路3の調整と同時に関数出力調整回路5の調整を行う。このとき、図10に示すように、高温(基準温度)と室温の起電力VHV又はVHIを測定しただけでは1次補正値調整回路3と関数出力調整回路5の調整値の組み合わせで最適な調整値が複数とれるので、それぞれの調整値を記録しておく。
低温での起電力VHV又はVHIを測定し、手順2(高温(基準温度))で測定した起電力VHV又はVHIの値と同じ1次補正値調整回路3と関数出力調整回路5の調整値の組み合わせを最終補正値とする。
上述した手順1乃至手順4を行うことで温度特性をキャンセルすることができる。
つまり、磁気センサの温度特性の1次成分と高次成分に相関がある場合に、あるサンプルを用いて手順4で決定した関数出力調整回路5の調整値を、他のサンプルにも適用することで、高温(基準温度)と室温の2温度での精度が良い補正ができる。
手順4で関数出力調整回路5の調整値を次のサンプルを補正する場合に適用し、手順1から手順3までの調整をおこなう。このとき関数出力調整回路5の調整値は決まっているので、手順は以下のようになる。
高温で補正基準温度調整回路2を用いて基準温度の調整を行い、温度特性のないV2の値が温度特性を持つV1(T)と同じ値になるように調整する。
[手順6]
高温(基準温度)での起電力VHV又はVHIを測定する。この値をリファレンスにして温度特性の補正を行う。
室温において、手順4で決めた調整値で関数出力調整回路の値を決めておき、起電力VHV又はVHIを測定しながら、1次補正値調整回路3の調整を行う。このとき、1次補正値調整回路3の出力V3(T)が変動すると、関数回路4の出力I1(V3(T))も連動して変動するので、1次の温度特性と高次の温度特性に相関がある場合に精度よく温度特性の補正を行うことができる。
以上のように、本発明によれば、磁気センサの温度特性の1次成分と高次成分に相関がある場合に、1次成分の調整と高次成分の調整を連動させることで、2温度での調整で高次成分まで調整でき、温度特性を簡単な回路構成及び手順でキャンセルすることができる磁気センサの温度特性補正回路及び温度特性補正方法を実現することができる。
2 補正基準温度調整回路
3 1次補正値調整回路
4 関数回路
5 関数出力調整回路
6 加算回路
7 駆動回路(電圧生成回路)
17 駆動回路(電流生成回路)
Claims (4)
- 磁気センサの温度特性補正方法であって、
室温よりも高い基準温度に設定するステップと、
1次の温度特性を有する第1電圧を温度特性生成回路で生成する第1電圧生成ステップと、
前記基準温度における前記第1電圧の値と同じとなる電圧値の第2電圧を調整して生成する第2電圧調整ステップと、
前記第1電圧と前記第2電圧の差分を、1次補正値調整回路において第1の増幅率で増幅して第3電圧を生成する第3電圧生成ステップと、
前記第3電圧を関数回路へ入力して、前記関数回路の出力を関数出力調整回路において所定の電圧レベルで変換して第4電圧を生成する第4電圧生成ステップと、
前記第3電圧と前記第4電圧を加算して第5電圧を生成する第5電圧生成ステップと、
前記第5電圧に基づいた駆動電圧又は駆動電流で前記磁気センサを駆動して、起電力を測定する測定ステップと、
室温に設定するステップと、
前記室温で、前記第1電圧生成ステップ、前記調整した第2電圧を生成するステップ、前記第3電圧生成ステップ、前記第4電圧生成ステップ、前記第5電圧生成ステップ、前記測定ステップを実行するステップと、
前記基準温度及び前記室温で測定した起電力に基づいて、前記1次補正値調整回路の前記第1の増幅率を調整するステップと、
を有する磁気センサの温度特性補正方法。 - 前記室温よりも低い低温に設定するステップと、
前記低温で、前記第1電圧生成ステップ、前記調整した第2電圧を生成するステップ、前記第3電圧生成ステップ、前記第4電圧生成ステップ、前記第5電圧生成ステップ、前記測定ステップを実行するステップと、
前記基準温度及び前記室温で測定した起電力に基づいて、前記1次補正値調整回路の増幅率と関数出力調整回路の電圧レベルを調整するステップと、
を有する請求項1に記載の磁気センサの温度特性補正方法。 - 前記磁気センサは、温度特性の1次成分と高次成分に相関関係を有する請求項1又は2に記載の磁気センサの温度特性補正方法。
- 前記磁気センサは、InAs系の磁気センサである請求項1〜3のいずれか一項に記載の磁気センサの温度特性補正方法。
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