JPH0685452B2 - ホ−ル電圧処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、例えば回転体の回転角検出装置等を構成す
るために使用され、ホール素子からの微小電圧信号を増
幅出力するホール電圧処理回路に関する。

［背景技術］ 例えば、自動車用のエンジンの回転角検出装置は、エン
ジンと同軸的に回転される複数の磁極を設定した回転体
を備えるもので、この回転体の磁極面に近接する状態
で、ホール素子を固定設定し、このホール素子で磁極の
近接通過を磁界の変化によって検出することによって、
上記エンジンの特定される回転角を検出するようにして
いる。

この場合、ホール素子に作用する磁界が比較的大きく変
化するような状態であっても、このホール素子からの出
力電圧は、数十mVとその電圧振幅の小さなものである。
また、ホール素子はホール効果の原理上、その出力信号
の検出のために電流を消費するような状態となると、ホ
ール素子からの出力電圧が著しく低下するようになる。
したがって、このホール素子からの出力信号の供給され
る信号処理回路にあっては、例えば第３図および第４図
に示すように、ほぼ無限大のインピーダンスが設定され
るようにするため、インピーダンス変換器と、その後の
信号を増幅する増幅器とを備える。そして、この増幅さ
れた出力信号を所定のスレッショルドレベルを設定する
基準電圧Vrefと比較し、論理振幅レベルに変換するよう
にし、この変換された論理出力によって磁界の有無を検
出するようにしている。すなわち、上記基準電圧Vrefを
所望の磁界スレッショルドレベルBrefに対応して設定す
ることによって、例えば磁極の近接通過状態を検出させ
るものである。

第３図は上記のようなホール素子からの出力信号を取り
出すための大きなインピーダンスの設定される処理回路
の例を示すもので、ホール素子11の出力端子ａおよびｂ
の間の出力電圧信号は、ほぼ無限大のインピーダンスに
設定されるインピーダンス変換器12に供給する。そし
て、このインピーダンス変換器12からの出力信号は増幅
器13で増幅した後、比較器14で所定の設定基準電圧Vref
と比較し、その比較論理出力をホール電圧検出信号とし
て出力するものである。すなわち、ホール素子11で所定
のレベル以上の磁界強度を検出したときに、比較器14か
らの出力信号がハイレベルになって、磁界強度の増大状
態を検出するものである。

また第４図の場合には、ホール素子11からの検出信号
を、OPアンプ15および16によってインピーダンス変換器
と増幅器とを兼用するようにした差動増幅器17を構成
し、その出力信号を比較器14に供給するようにしたもの
である。

しかし、上記のように構成されるホール素子からの検出
信号の処理回路にあっては、少なくともインピーダンス
変換器、増幅器、比較器をそれぞれ構成する回路素子が
各１個必要であり、その回路構成が複雑となる。

［発明が解決しようとする問題点］ この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、ホー
ル素子からの検出信号を充分簡単な回路構成の処理回路
によって確実に検出できるようにするものであり、また
検出する磁界スレッショルドレベルの設定も任意性をも
って効果的に実行され、例えばエンジンの回転速度検出
機構として効果的に使用できるようにするホール電圧処
理装置を提供しようとするものである。

［問題点を解決するための手段］ すなわち、この発明に係るホール電圧処理装置にあって
は、ホール素子からの出力端子をそれぞれベースに接続
するようにした第１および第２のトランジスタによって
インピーダンス変換回路を構成するようにしているもの
であり、この第１および第２のトランジスタに対して
は、それぞれ定電流が流されるように設定する。そし
て、上記第１のトランジスタ回路に対してレベルシフト
のための抵抗を接続設定し、この抵抗によって設定され
るスレッショルレベルと上記インピーダンス変換回路に
供給される上記ホール素子からの出力電圧とを比較回路
によって比較し、この比較回路から上記ホール素子に作
用する磁界強度の変化を検出する出力信号が得られるよ
うにしているものである。

［作用］ 上記のように構成されるホール素子電圧処理装置にあっ
ては、第１および第２のトランジスタのそれぞれエミッ
タ相互間に、ホール素子の出力端子間に現れる出力電位
差が設定される。また、上記抵抗部分には、定電流が流
されているものであるため、所定の電位差が設定される
ものであり、この抵抗部分に発生する電位差と上記第１
および第２のトランジスタ部分に発生するホール電圧と
が比較出力されるようになる。したがって、この比較論
理出力は、上記抵抗部分で設定される電位差をスレッシ
ョルド電圧としてホール電圧を検出するようにになるも
のであり、この抵抗によって検出磁界のスレッショルド
レベルが任意に設定できるようになるものである。

［発明の実施例］ 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。
第１図はその構成を示すもので、ホール素子21は例えば
磁石の近接通過を磁界強度の変化によって検出するもの
で、その出力端子ａおよびｂの間には、磁界強度に対応
した電圧信号が出力される。このホール素子21の出力端
子ａおよびｂは、それぞれ第１および第２のトランジス
タ22および23のベースに対して接続される。この第１お
よび第２のトランジスタ22および23は、インピーダンス
変換回路24を構成するものであり、このトランジスタ22
および23のそれぞれエミッタ回路にはそれぞれ定電流回
路25および26が設定され、このトランジスタ22および23
にはそれぞれ定電流Iccが流されるように設定されてい
る。

また、上記第１のトランジスタ22のエミッタには、抵抗
27が直列に接続設定されているもので、この抵抗27には
上記定電流Iccが流れてその両端ｃおよびｄ点間にその
抵抗値Ｒに対応した電位差が設定されるようになってい
る。そして、上記ｄ点と第２のトランジスタ23のエミッ
タのｅ点との間の電位差を比較回路28で検出し、この比
較回路28から論理出力ｆが得られるようにしているもの
である。

すなわち、ホール素子21の出力端子間に発生する微小出
力電圧Vinは、インピーダンス変換回路24に対して供給
されるようになる。また、抵抗27はレベルシフト回路を
構成するようになり、この抵抗27に流れる電流Iccと抵
抗値Ｒとの関係から、この抵抗の両端ｃ−ｄ間に、 Vref＝Icc×Ｒ の電位差が設定され、この電位Vrefをレベルシフトする
ようになる。したがって、比較回路28に入力される点ｄ
とｅとの間の電位差は「Vin-Vref」となる。

このため、ホール素子21の出力端子側よりみた比較回路
28の論理出力は、見掛け上スレッショルド電圧Vrefをも
つものと等価の状態となる。

第２図の（Ａ）はこのホール素子21に作用する磁界の磁
束密度Ｂとホール素子21の出力電圧との関係を示すもの
で、磁束密度Ｂとホール素子21の出力電圧とは直接的な
関係にある。そして、上記電圧Vrefに対して磁界スレッ
ショルドレベルBrefが設定されるようになるものであ
り、この磁界スレッショルドレベルBrefに対応して、比
較回路28から第２図の（Ｂ）に示すような低レベルおよ
び高レベルの２値に変化する論理出力が得られるように
なるものである。

この場合、上記スレッショルド電圧Vrefは、定電流回路
25で設定される定電流値、さらに抵抗26の値Ｒを調整設
定することによって任意の値に設定可能となる。すなわ
ち、論理出力を得るための磁界スレッショルドレベルBr
efが任意性をもって簡単に調整できるものである。

上記磁界スレッショルドレベルBrefの設定手段は簡単に
構成できるものであるが、設定電圧Vrefと磁界スレッシ
ョルドレベルBrefとは直線的な関係にあるものであるた
め、その設定自由度は大きいものである。また、ホール
素子21の温度特性を補償するために抵抗27または定電流
回路25および26に対して、ある一定の温度係数を持つ素
子を採用することができる。したがって、上記ホール素
子21の温度補償も、精度の良好な状態で簡単に実施でき
るものであり、信頼性の高い磁界強度検出装置を構成す
ることが容易な状態となる。

この場合、抵抗27と定電流回路25および26を、同一半導
体チップ上に形成するように構成すれば、スレッショル
ド電圧の温度特性を零にすることが容易となり、またホ
ール素子21とその信号処理回路部分を全て同一の半導体
チップ上で構成されるようにすれば、極めて低コストで
ホールセンサを構成することが可能となるものである。

さらに、比較回路28からの出力信号によって定電流回路
25の定電流値Iccを変化させるように構成すれば、ヒス
テリシス機能を有するように設定することができる。し
たがって、より信頼性の高い磁界検出機構が構成される
ようになり、例えば回転速度検出機構の検出信号の信頼
性をさらに向上させるようになるものである。

ここで、上記定電流回路25および26は、設定精度を特に
問題としないような場合には、抵抗によって構成するこ
とも可能である。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明に係るホール電圧処理装置は、２
個のトランジスタによる簡単なインピーダンス変換回路
によって構成することができるものであり、例えば自動
車用のエンジン回転速度検出装置等を構成するに非常に
効果的なものとすることができる。また、このホール電
圧処理装置にあっては、磁界スレッショルドレベルが簡
単に調整設定できるものであり、また温度特性の補償も
簡単に実行できるようになるものであるため、その適用
範囲の拡大のため、さらに信頼性を向上させるために非
常に大きな効果を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係るホール電圧処理装置
を説明する回路構成図、第２図は磁束密度に対するホー
ル素子出力、さらに処理出力の関係を説明する図、第３
図および第４図はそれぞれ従来の処理回路の例を示す図
である。 21……ホール素子、21、23……トランジスタ、24……イ
ンピーダンス変換回路、25、26……定電流回路、27……
抵抗（レベルシフト用）、28……比較回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インピーダンス変換回路を構成し、ホール
   素子の一対の出力電圧によってベース制御される第１お
   よび第２のトランジスタと、 上記第１のトランジスタ回路に接続設定され、レベルシ
   フトのための抵抗と、 上記第１および第２のトランジスタの回路にそれぞれ一
   定の電流が流れるように設定される定電流回路と、 上記抵抗によって設定されるスレッショルドレベルと、
   上記インピーダンス変換回路に供給される上記ホール素
   子の出力レベルとを比較する比較回路とを具備し、 この比較回路から上記ホール素子に作用する磁界強度の
   変化の検出出力が得られるようにしたことを特徴とする
   ホール電圧処理装置。