JPH0232278A - ホール素子の駆動方法および装置 - Google Patents

ホール素子の駆動方法および装置

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JPH0232278A
JPH0232278A JP63182624A JP18262488A JPH0232278A JP H0232278 A JPH0232278 A JP H0232278A JP 63182624 A JP63182624 A JP 63182624A JP 18262488 A JP18262488 A JP 18262488A JP H0232278 A JPH0232278 A JP H0232278A
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JP
Japan
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circuit
output
hall element
pair
terminals
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JP63182624A
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English (en)
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Masao Omashoda
大豆生田 征夫
Toru Tanabe
徹 田辺
Hideki Kitamura
英樹 北村
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Stanley Electric Co Ltd
Original Assignee
Stanley Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
本発明は磁束密度を測定するために用いられるホール素
子の駆動方法および装置に関するものであり、特に地磁
気など微弱な磁束密度を測定するのに適する方法、装置
に係るものである。
【従来の技術】
従来の磁束密度の測定方法を示すものが第5図であり、
ホール素子1に対として設けられたバイアス電流端子B
T1.BT2に、例えば定電流回路として形成されたホ
ール素子駆動回路22からの電流を所定の方向に印加し
、このホール素子1のホール電圧出力端子)ITI、)
HI2に出力される電圧をオペレーシロナルアンプなど
増幅回路23で増幅し、この電圧を測定することで前記
ホール素子1に直角、即ち図で紙面に対し直角方向の磁
束密度に比例する電圧として測定できるものとなる。
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記ホール素子1には製造時のバラツキ
などにより、第6図に示すように、その出力特性Aにv
oで示す不平衡電圧を発生するものであり、且つこの不
平衡電圧■。は素子により発生量が不定であるので、微
小磁束密度の計測が困難であるとされていた。 この解決方法として、例えばゼロガウスチャンバなど磁
束密度が無となる環境中に前記ホール素子1を設置して
前記不平衡電圧V。を測定し、前記増幅回路23などで
除去する方法などが実施されているが、前記不平衡電圧
V。は周囲温度に対する依存性も大きく、この理由によ
り例えば車載用の地磁気測定装置など環境条件の劣悪な
基での使用は不可能とされていた。
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記した従来の課題を解決するための具体的
手段として、ホール素子のバイアス電流端子対とホール
電圧出力端子対とに交互に時間的に重複しないバイアス
電流をお互いの出力が逆符号となるように印加し、前記
バイアス電流端子対にバイアス電圧を印加したときの前
記ホール電圧出力端子対に出力される出力から前記ホー
ル電圧出力端子対にバイアス電流を印加したときの前記
バイアス電流端子対に出力される出力を減算して出力と
することを特徴とするホール素子の駆動方法を提供する
ことで、前記不平衡電圧を除去することを可能として、
前記従来の課題を解決するものである。
【実 施 例】
つぎに、本発明を図に示す一実施例に基づいて詳細に説
明する。 尚、理解を容易とするために従来例と同じ部分には同じ
符号を付して説明し、重複する部分については一部その
説明を省略する。 第1図に符号1で示すものは従来例と同様なホール素子
であり、このホール素子1には夫々が対峙して対となる
バイアス電流端子BTI、BT2とホール電圧出力端子
HTI、■T2とが設けられているものである。 前記ホール素子1に直角に磁束が透過しているとき、前
記バイアス電流端子BTIからBi2にバイアス電流を
印加すると、前記ホール電圧出力端子)ITI、HI3
とには第2図に正方向出力Aとして示すホール電圧が出
力され、この正方向出力Aには不平衡電圧V。が含まれ
るものであり、即ち、A=に(磁束密度)+V0・・・
■ (ここで、には感度に対応する定数) の式で表せるものであることは従来例と同様であるが、
更に発明者において行われた、この発明を成すための実
験などにおいて、前記磁束が同じ条件においては前記ホ
ール電圧出力端子llTlからHI3にバイアス電圧を
印加することで、前記バイアス電流端子BTI、Bi2
に第2図に逆方向出力Bとして示すホール電圧が出力さ
れ、この逆方向出力Bは前記正方向出力Aと傾斜の絶対
値は同じで符号が逆となり(即ち、逆傾斜)、且つ同じ
値の前記不平衡電圧V。が含まれるものが得られること
が判明した。 即ち、 B=−に(磁束密度)+v0・・・■ の式となる。 上記の結果により、更に発明者により前記正方向出力A
から前記逆方向出力Bを減算する方法とすることで前記
不平衡電圧V。が除去され、且つ検出感度が二倍に上昇
するものとなることが見出された。 これを前記0式と0式を用いて説明すれば、(A−B) =(に(磁束密度> +Vo ) −(−に(磁束密度
) +Vo )=2に(磁束密度) であり、即ち第2図中に総合時 性(A−B)として示すように、原点で交差し前記不平
衡電圧v0を含まず、且つ検出感度即ち傾斜が二倍とな
る特性が得られるものとなる。 第3図に示すものは前記に説明した方法を実現するため
の具体的な駆動装置の例であり、この駆動装置中には発
振回路2が設けられ、該発振回路2は第4図に示すよう
にお互いが時間的に重複しない間欠パルスP1とP2と
を交互に出力するように形成されている。 また、前記駆動装置には例えば定電流回路のホール素子
駆動回路3が設けられ、このホール素子駆動回路3から
出力されるバイアス電流は前記発振回路2からの間欠パ
ルスPi、P2によす開閉を制御される第一アナログス
イッチ回路4を介して前記ホール素子1の前記バイアス
端子BTI。 Bi2と前記ホール電圧出力端子1(Tl、1lT2と
にバアス電流を交互に印加する。 更に前記第一アナロ
グスイッチ回路4は前記バイアス端子BTI、BT2と
前記ホール電圧出力端子HTI、IIT2との何れか一
方にバイアス電流が印加されているときには他の一方の
端子の対を出力端子とする作用も有するものとなってい
る。 前記第一アナログスイッチ回路4の作用を更に詳細に説
明すれば、この第一アナログスイッチ回路4は4aから
4hで示す八個のアナログスイッチで構成され、アナロ
グスイッチ4a、4c+  4c+4gの夫々は前記発
振回路2からの間欠パルスP1で開閉を制御され、他の
アナログスイッチ4b、4d、4f、4hの夫々は間欠
パルスP2で開閉を制御されている。 このとき前記ホール素子1のバイアス端子BTIは前記
間欠パルスP1で駆動されるアナログスイッチ4aを介
して前記ホール素子駆動回路3に接続され、同時にバイ
アス電流端子BT2は同様に間欠パルスP1により開閉
を制御されるアナログスイッチ4eを介して接地されて
いるので、前記間欠パルスP1が出力されたときには前
記ホール素子1にはバイアス電流端子BTIからBi2
に向かうバイアス電流が印加されるものとなる。 同時
にホール電圧出力端子■Tl、HT2は同じく間接パル
スP1により開閉を制御されるアナログスイッチ4c、
4gを介して増幅回路5に接続されているので、このホ
ール電圧出力端子[ITl、IIT2に生ずる正方向出
力A(第2図参照)が増幅可能なものとなる。 また、前記ホール素子1のホール電圧出力端子HTIに
は前記間欠パルスP2で駆動されるアナログスイッチ4
dを介して前記ホール素子駆動回路3に接続さると共に
、同様なアナログスイッチ4hを介して接地され、バイ
アス端子BTI、BT2には同じく間欠パルスP2で駆
動されるアナログスイッチ4b、4fを介して前記増幅
回路5に接続されているので、このバイアス端子BTI
、BT2に生ずる逆方向出力B(第2図参照)が増幅可
能なものとなる。 尚、このときには前記増幅回路5として、例えばオペレ
ーショナルアンプなど精度の高いものを採用することが
好ましい。 以上のようにして個別に増幅され、同一ライン上に時間
差をもって存在する正方向出力Aと逆方向出力Bとは第
二アナログスイッチ回路6のアナログスイッチ6aを前
記間欠パルスP1で、アナログスイッチ6bを前記間欠
パルスP2で夫々に駆動することでニラインに分類され
、ホールド回路7中の正方向ホールド回路7aと逆方向
ホールド回路7bとに夫々入力され記憶が行われる。 前記正方向ホールド回路7aに正方向出力Aが保持され
、逆方向ホールド回路7bに逆方向出力Bが保持された
ことで、前記ホールド回路7に接続される減算回路8の
一対の入力端子には正方向出力Aと逆方向出力Bが印加
されるものとなり、減算回路8により総合特性(A−B
)が演算され出力される(第2図参照)。 ここで、前記ホールド回路7には、少なくとも間欠パル
スP1およびP2の1サイクルの間は前記正方向出力A
および逆方向出力Bの値を変化すること無く保持するこ
とが要求されるが、前記減算回路8としてオペレーシロ
ナルアンプなどの演算増幅器を採用したときには、この
演算増幅器の入力インピーダンスが実質的に無限大と高
いものであるので、図示のようにコンデンサの充電電圧
で充分に目的を達するものが得られる。 尚、本発明の方法および装置では、前記の説明でも明ら
かなように検出されるべき磁束密度の強さと出力が1:
1の対応では無く、1:2の対応となるが、この種の検
出においては例えば地磁気による方向検出など多少を知
れば足りる場合も多く、二倍の高感度となることは絶対
的に有利であり、また、絶対値が必要なときには直線比
例であるので例えば出力の抵抗分割など簡易な手段で補
正することは容易であり、その補正以前の状態が高感度
であることは、例えば増幅時などのS/N比なども高く
することが可能であり、全ての条件で有利なものとなる
【発明の効果】
以上に説明したように本発明により、ホール素子のバイ
アス電流端子対とホール電圧出力端子対とに交互に時間
的に重複しないバイアス電流をお互いの出力が逆符号と
なるように印加することで、不平衡出力が同じで、且つ
お互いが符号の異なる正方向出力と逆方向出力とが得ら
れるものとなり、正方向出力から逆方向出力を減算し、
前記した不平衡出力を排除する方法および装置を提供す
るものであり、この時に本発明の方法は従来例で用いら
れた方法のようにゼロガウスチャンバなどを用いた特定
条件下での一点補正、即ち静的補正でなく、刻々と変化
する環境条件下での出力を用いた動的補正であるので、
如何なる条件下においても使用可能であり、例えば走行
する自動車に搭載しての地磁気の測定など極めて悪条件
下での微小磁束の測定なども可能とし、以てこの種の磁
気測定法の精度と実用性の向上に卓越した効果を奏する
ものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に採用されるホール素子を示す平面図、
第2図は同じく本発明の実施例による作用を示すグラフ
、第3図は本発明の方法の具体的な実施例としての装置
を示す回路図、第4図は同じ実施例の要部の波形を示す
グラフ、第5図は従来の方法を示すブロック図、第8図
は同じ従来例の出力を示すグラフである。 7a・・正方向ホールド回路 7b・・逆方向ホールド回路 8・・・・減算回路 A・・・・正方向出力 B・・・・逆方向出力 (A−B)・・・・総合出力 Pl、P2・・・・間欠パルス ト・・・ホール素子 HTl、1lT2・・ホール電圧出力端子BTI、BT
2・・バイアス端子 2・・・・発振回路 3・・・・ホール素子駆動回路 4・・・・第一アナログスイッチ回路 4a〜4h・・アナログスイッチ 5・・・・増幅回路 6・・・・第二アナログスイッチ回路 8a、8b・・アナログスイッチ 7・・・・ホールド回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1.  (1) ホール素子のバイアス電流端子対とホール電
    圧出力端子対とに交互に時間的に重複しないバイアス電
    流をお互いの出力が逆符号となるように印加し、前記バ
    イアス電流端子対にバイアス電圧を印加したときの前記
    ホール電圧出力端子対に出力される出力から前記ホール
    電圧出力端子対にバイアス電流を印加したときの前記バ
    イアス電流端子対に出力される出力を減算して出力とす
    ることを特徴とするホール素子の駆動方法。
  2.  (2) ホール素子駆動回路と、お互いが時間的に重
    複しない間欠パルスを交互に出力する発振回路と、前記
    発振回路の出力によりホール素子のバイアス電流端子対
    とホール電圧出力端子対とに一方の端子対に印加した時
    と他の一方に印加した時とで出力が逆符号となるように
    交互に前記ホール素子駆動回路を接続し且つ一方の端子
    対に前記ホール素子駆動回路が接続されている時には他
    の一方の端子対を出力端子とする第一アナログスイッチ
    回路と、前記第一アナログスイッチ回路の前記出力端子
    に接続され前記夫々の状態を交互に増幅する増幅回路と
    、前記増幅回路に接続され前記発振回路の出力により前
    記夫々の状態を分離する第二アナログスイッチ回路と、
    前記第二アナログスイッチ回路に接続され前記夫々の状
    態を夫々に保持するホールド回路と、前記夫々のホール
    ド回路に接続され一方の状態から他の一方の状態を減算
    する減算回路とから成ることを特徴とするホール素子の
    駆動装置。
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