(57)【要約】【課題】  回転検出回路からの検出信号を確実に２値化する。【解決手段】  加算器２１は、検出信号Ｖｄｅとオフセット信号Ｖｃｎとを加算することによりオフセット検出信号Ｖｏｆｆを発生する。平均値信号発生回路２はオフセット検出信号Ｖｏｆｆの平均値を示す平均値信号Ｖａｖを発生し、スライス電圧発生器２９はスライス電圧Ｖｓｌを発生する。オフセット信号発生回路３は、平均値信号Ｖａｖの信号電圧をスライス電圧Ｖｓｌと比較し、平均値信号Ｖａｖの信号電圧がスライス電圧Ｖｓｌより大きいときにはオフセット信号Ｖｃｎの信号電圧を減少させる一方、平均値信号Ｖａｖの信号電圧がスライス電圧Ｖｓｌより小さいときにはオフセット信号Ｖｃｎの信号電圧を増加させるように、オフセット信号Ｖｃｎを発生する。コンパレータ２８は、オフセット検出信号Ｖｏｆｆをスライス電圧Ｖｓｌと比較することによりオフセット検出信号Ｖｏｆｆを２値化する。【選択図】      図２
2010032486.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体の回転を検出して検出信号を発生する回転検出手段からの検出信号と、入力されるオフセット信号とを加算することにより、加算結果を示すオフセット検出信号を発生する加算手段と、
上記オフセット検出信号の平均値を示す平均値信号を発生する平均値信号発生手段と、
所定のスライス電圧を発生するスライス電圧発生手段と、
上記平均値信号の信号電圧を上記スライス電圧と比較し、上記平均値信号の信号電圧が上記スライス電圧より大きいときには上記オフセット信号の信号電圧を減少させる一方、上記平均値信号の信号電圧が上記スライス電圧より小さいときには上記オフセット信号の信号電圧を増加させるように、上記オフセット信号を発生して上記加算手段に出力するオフセット信号発生手段と、
上記オフセット検出信号を上記スライス電圧と比較することにより、上記オフセット検出信号を２値化して出力する第１の比較手段とを備えたことを特徴とする２値化回路。
【請求項２】
回転体の回転を検出して検出信号を発生する回転検出手段からの検出信号の平均値を示す平均値信号を発生する平均値信号発生手段と、
入力されるスライス電圧を上記平均値信号の信号電圧と比較し、当該スライス電圧が上記平均値信号の信号電圧より大きいときには当該スライス電圧を減少させて出力する一方、当該スライス電圧が上記平均値信号の信号電圧より小さいときには当該スライス電圧を増加させて出力するスライス電圧発生手段と、
上記検出信号を上記スライス電圧発生手段からのスライス電圧と比較することにより、上記検出信号を２値化して出力する第１の比較手段とを備えたことを特徴とする２値化回路。
【請求項３】
上記オフセット信号発生手段は、
上記平均値信号の信号電圧を上記スライス電圧と比較し、比較結果を示す比較結果信号を発生する第２の比較手段と、
上記比較結果信号に基づいて、上記平均値信号の信号電圧が上記スライス電圧より大きいときにはカウント値を１だけデクリメントする一方、上記平均値信号の信号電圧が上記スライス電圧より小さいときには上記カウント値を１だけインクリメントして、上記カウント値を出力するカウンタ手段と、
上記カウント値を上記オフセット信号にデジタル／アナログ変換して上記加算手段に出力するデジタル／アナログ変換手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の２値化回路。
【請求項４】
上記スライス電圧発生手段は、
上記スライス電圧を上記平均値信号の信号電圧と比較し、比較結果を示す比較結果信号を発生する第２の比較手段と、
上記比較結果信号に基づいて、上記スライス電圧が上記平均値信号の信号電圧より大きいときにはカウント値を１だけデクリメントする一方、上記スライス電圧が上記平均値信号の信号電圧より小さいときには上記カウント値を１だけインクリメントして、上記カウント値を出力するカウンタ手段と、
上記カウント値を上記スライス電圧にデジタル／アナログ変換して、上記第１及び第２の比較手段に出力するデジタル／アナログ変換手段とを備えたことを特徴とする請求項２記載の２値化回路。
【請求項５】
上記第２の比較手段は、所定の時間期間だけ連続して上記平均値信号の信号電圧が上記スライス電圧より大きいときに、上記平均値信号の信号電圧が上記スライス電圧より大きいことを示す比較結果信号を発生する一方、上記所定の時間期間だけ連続して上記平均値信号の信号電圧が上記スライス電圧より小さいときに、上記平均値信号の信号電圧が上記スライス電圧より小さいことを示す比較結果信号を発生することを特徴とする請求項３又は４記載の２値化回路。
【請求項６】
上記第２の比較手段は、
上記平均値信号をデジタル平均値信号にアナログ／デジタル変換する第１のアナログ／デジタル変換器と、
上記スライス電圧をデジタルスライス電圧にアナログ／デジタル変換する第２のアナログ／デジタル変換器と、
上記デジタル平均値信号の信号電圧が上記デジタルスライス電圧より大きいときに、上記平均値信号の信号電圧が上記スライス電圧より大きいことを示す比較結果信号を発生する一方、上記デジタル平均値信号の信号電圧が上記デジタルスライス電圧より小さいときに、上記平均値信号の信号電圧が上記スライス電圧より小さいことを示す比較結果信号を発生する比較論理回路とを備えたことを特徴とする請求項３又は４記載の２値化回路。
【請求項７】
上記第２の比較手段は、
第１のタイミングで上記スライス電圧を出力する一方、第２のタイミングで上記平均値信号を出力するように切り換えるスイッチ手段と、
上記第１のタイミングで、上記スイッチ手段から出力されるスライス電圧をデジタルスライス電圧にアナログ／デジタル変換し、かつ上記第２のタイミングで、上記スイッチ手段から出力される平均値信号をデジタル平均値信号にアナログ／デジタル変換するアナログ／デジタル変換器と、
上記デジタル平均値信号の信号電圧が上記デジタルスライス電圧より大きいときに、上記平均値信号の信号電圧が上記スライス電圧より大きいことを示す比較結果信号を発生する一方、上記デジタル平均値信号の信号電圧が上記デジタルスライス電圧より小さいときに、上記平均値信号の信号電圧が上記スライス電圧より小さいことを示す比較結果信号を発生する比較論理回路とを備えたことを特徴とする請求項３又は４記載の２値化回路。
【請求項８】
回転体の回転を検出して検出信号を発生する回転検出手段からの検出信号とスライス電圧とを比較することにより、上記検出信号を２値化して第１又は第２のレベルを有する２値化信号として出力する比較手段と、
上記第１のレベルを有する上記２値化信号の第１の期間の第１の期間長と、上記第１の期間に連続しかつ上記第２のレベルを有する上記２値化信号の第２の期間の第２の期間長と、上記第２の期間に連続しかつ上記第１のレベルを有する上記２値化信号の第３の期間の第３の期間長とを検出する期間長検出手段と、
上記検出された第１乃至第３の期間長を互いに比較し、（ａ）上記検出された第１の期間長が上記検出された第２の期間長より長くかつ上記検出された第２の期間長が上記検出された第３の期間長より長いとき、もしくは（ｂ）上記検出された第１の期間長が上記検出された第２の期間長より短くかつ上記検出された第２の期間長が上記検出された第３の期間長より短いときには、上記スライス電圧の信号電圧を変化させないように上記スライス電圧を発生して上記比較手段に出力し、（ｃ）上記検出された第１の期間長が上記検出された第２の期間長より長くかつ上記検出された第２の期間長が上記検出された第３の期間長より短いときには、上記スライス電圧の信号電圧を増加させるように上記スライス電圧を発生して上記比較手段に出力し、（ｄ）上記検出された第１の期間長が上記検出された第２の期間長より短くかつ上記検出された第２の期間長が上記検出された第３の期間長より長いときには、上記スライス電圧の信号電圧を減少させるように上記スライス電圧を発生して上記比較手段に出力するスライス電圧発生手段とを備えたことを特徴とする２値化回路。
【請求項９】
上記スライス電圧発生手段は、上記検出された第１乃至第３の期間長をそれぞれ所定の第１のしきい値と比較し、上記検出された第１乃至第３の期間長がそれぞれ上記第１のしきい値より長いときには、上記スライス電圧の信号電圧を変化させないように上記スライス電圧を発生して上記比較手段に出力することを特徴とする請求項８記載の２値化回路。
【請求項１０】
上記期間長検出手段は、
上記２値化信号の各立ち上がりエッジ及び各立ち下がりエッジを検出し、上記検出された各立ち上がりエッジ及び各立ち下がりエッジのタイミングを示すリセットパルス信号を発生して出力するエッジ検出手段と、
入力されるクロック信号をカウントし上記カウントされたカウント値を上記リセットパルス信号でリセットすることにより、上記第１乃至第３の期間長をそれぞれ示す第１乃至第３のカウント値を発生して出力するカウンタ回路と、
上記カウンタ回路からの第１及び第２のカウント値又は第２及び第３のカウント値を加算して出力する加算手段と、
互いに異なる周波数を有する複数のクロック信号のうちの１つのクロック信号を選択して上記カウンタ回路に出力するセレクタ手段と、
上記加算手段からの加算結果のカウント値を所定のしきい値範囲内の値にするように、上記複数のクロック信号のうちの１つのクロック信号を選択し、上記選択されたクロック信号を選択するように上記セレクタ手段を制御するカウント値判定手段とを備え、
上記スライス電圧発生手段は、上記カウンタ回路からの第１乃至第３のカウント値に基づいて、上記検出された第１乃至第３の期間長を互いに比較することを特徴とする請求項８又は９記載の２値化回路。
【請求項１１】
上記カウント値判定手段は、上記加算結果のカウント値が所定の第２のしきい値以上であるか否かを判断し、上記加算結果のカウント値が上記第２のしきい値以上であるときには、上記スライス電圧発生手段を、上記スライス電圧の信号電圧を変化させないように制御することを特徴とする請求項１０記載の２値化回路。
【請求項１２】
回転体の回転を検出して検出信号を発生する回転検出手段と、
請求項１乃至１１のうちのいずれか１つの請求項記載の２値化回路とを備えたことを特徴とする回転検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転体の回転を検出して検出信号を発生する回転検出手段からの検出信号検出信号に基づいて２値化信号を発生する２値化回路及び当該２値化回路を備えた回転検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車のエンジンにおいては、当該エンジンの回転数や当該エンジン内の複数の気筒の点火タイミングを検出するために、回転検出装置が設けられる。このような回転検出装置として、歯車などの回転体の回転方向に沿って配置されかつブリッジ接続された複数の磁気抵抗効果素子と、当該磁気抵抗効果素子の接続点の電圧値を検出信号として入力し、当該検出信号を２値化して出力する２値化回路とを備えた従来技術に係る回転検出装置が知られている。一般に、従来技術に係る回転検出装置において、２値化回路には、アナログの正弦波状の検出信号が入力されるので、当該検出信号を、当該検出信号が所定のスライス電圧より大きいか小さいかに従って２値化し、２値化結果のパルス信号のパルスの数に基づいて回転体の回転数を検出できる。
【０００３】
しかしながら、一般に、磁気抵抗効果素子は温度特性を有しているので、環境温度の変化に伴って検出信号の直流レベルは変化する。このため、例えば、検出信号の最大値がスライス電圧よりも小さいとき及び検出信号の最小値がスライス電圧より大きいときには、当該検出信号を２値化できないという課題があった。
【０００４】
特許文献１に記載のデータ再生処理装置は、情報記録媒体から読み出された再生信号を２値化してデジタルデータに再生する手段と、当該デジタルデータを復調処理する手段とを有するデータ再生処置装置において、前記復調処理手段で検出された符号誤り率に基づいて前記デジタルデータ再生手段の所定の定数に可変し、前記符号誤り率が最小となるように調整する。ここで、所定の定数は、再生信号を微分した信号のゼロクロス位置を示す信号とアンドを取るべく再生信号を所定レベルで２値化し、ウインドウパルスを生成するためのレベルコンパレータのスライスレベルである。
【０００５】
特許文献２に記載のスライスレベル調整回路は、正確なスライスレベルで作られたＥＦＭ（Eight to Fourteen Modulation）信号には、”１”レベルと”０”レベルとが均等な割合で存在する、即ち、デューティ比の平均が５０％になっていることに着目し、ＥＦＭ信号を積分回路で積分し、その積分出力と基準電圧とを比較し、高周波信号からＥＦＭ信号を作る波形整形回路のスライスレベルを設定する制御電圧を作ることにより、常にＥＦＭ信号のデューティ比の平均が５０％になる様に自動的に調整する。
【０００６】
特許文献３に記載の情報再生装置は、情報記録媒体から読み出された再生信号を２値化して情報を再生する情報再生装置において、再生信号のピーク値とボトム値の中間値とスライスレベルを比較して再生信号を２値化するための比較手段と、前記スライスレベルまたは再生信号の振幅を増幅するための増幅手段と、前記比較手段で２値化された信号を平均化するための平均化手段と、得られた平均電圧と基準電圧の誤差信号に応じて前記増幅手段のゲインを可変し、前記２値化された信号のデューティを所定値に制御するための制御手段とを有する２値化手段を設け、前記情報記録媒体の所定領域でこの２値化手段により２値化信号のデューティを調整することにより、前記２値化信号のエッジの記録信号のエッジに対するずれを補正する。ここで、情報記録媒体の所定領域は、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）の同期をとるためのＶＦＯ（Variable Frequency Oscillator）領域である。
【０００７】
特許文献４に記載の多重化信号受信装置は、入力される映像信号の電圧を基準電圧と比較することによってスライスデータを生成するコンパレータを備える。ここで、映像信号は、垂直帰線期間中に２値化信号が重畳された多重化信号を含み、この多重化信号は、クロックラインイン（Clock Line In；以下、ＣＲＩという。）信号と呼ばれる繰り返し信号を含んでいる。ＣＲＩ信号に対応するスライスデータからＣＲＩ信号の１周期期間に対応するカウント値が第１のカウンタ回路で計測され、このカウント値からＣＲＩ信号の１周期期間中のハイレベル期間の基準値が基準値算出部で算出され、ＣＲＩ信号の１周期期間中のハイレベル期間に対応するカウント値が第２のカウンタ回路で算出される。ハイレベル期間の基準値と第２のカウンタ回路のカウント値とがＨレベル比較部で比較され、その比較の結果に応じて基準電圧が変更される。これにより、ＣＲＩ信号の一部の変形に起因するスライスレベルの大きな変動を抑制し、適正なスライスレベルを得ることができる。
【０００８】
【特許文献１】特開平４−３１５８７６号公報。
【特許文献２】特開昭５９−００８１１２号公報。
【特許文献３】特開平５−２７４８１０号公報。
【特許文献４】特開平６−２４４６８６号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載のデータ再生処理装置は、情報記録媒体から読み出された再生信号の復調信号の符号誤り率に基づいて、当該再生信号を２値化するためのスライスレベルを調整する。また、特許文献２に記載のスライスレベル調整回路は、再生後のＥＦＭ信号のデューティ比に基づいてスライスレベルを調整する。従って、特許文献１に記載のデータ再生処理装置及び特許文献２に記載のスライスレベル調整回路は、例えば、自動車のエンジンの回転を検出する回転検出装置から出力される検出信号のように、デジタルデータを含まない検出信号には適用できないという課題があった。さらに、特許文献３に記載の情報再生装置は、ＶＦＯ領域内で最適なスライスレベルを設定するように、２値化信号のデューティを調整するための時定数を比較的短く設定する必要があった。このため、ＶＦＯ領域の終了付近のタイミングで再生信号に外乱ノイズが重畳したときには、当該外乱ノイズの変動に応答してスライスレベルが比較的大きく変動し、情報再生装置の動作が不安定になるという課題があった。
【００１０】
また、特許文献１乃至４に係る装置を、例えば自動車のエンジンなどの回転を検出する回転検出装置から出力される検出信号に対して適用すると誤作動する可能性があった。例えば、特許文献４に記載の多重化信号受信装置において、回転検出手段からの検出信号である繰り返し信号の周波数が一定であり、２値化信号のデューティ比が５０％であり、かつ最適なスライス電圧が得られている状態から、回転体の回転速度の減少に伴って繰り返し信号の周波数が徐々に低くなっていくと、当該繰り返し信号のハイレベル期間の長さが繰り返し信号の一周期の長さよりも長くなるので、Ｈレベル比較部はスライスレベルレベルに対して繰り返し信号のレベルが高くなったと判断し、スライス電圧のレベルを高くするように制御し、スライスレベルは適正なスライスレベルから外れていってしまう。さらに、特許文献４に記載の多重化信号受信装置において、入力される繰り返し信号の周波数が低くなっていく場合は、第１及び第２のカウンタ回路の各カウント値が大きくなるので、多段のカウンタ回路が必要になるという問題点があった。例えば、数Ｈｚから数十ｋＨｚまでの周波数を有する繰り返し信号に対応し、かつ繰り返し信号の１周期の長さを２５６カウント以上の分解能で計数するときには、１０ＭＨｚ程度の周波数を有するクロック信号が必要となり、このクロック信号で数Ｈｚの周波数を有する繰り返し信号の１周期の長さを計数するには、２０ビット以上の分解能を有するカウンタ回路が必要になった。
【００１１】
本発明の目的は以上の問題点を解決し、回転体の回転を検出して検出信号を発生する回転検出手段からの検出信号の信号レベルが変動しても、当該検出信号に基づいて、デューティ比が５０％の２値化信号を従来技術に比較して確実に発生できるとともに、検出信号の信号レベル及び周波数が変化しても従来技術に比較して確実に上記検出信号を２値化できる２値化回路及び当該２値化回路を備えた回転検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る２値化回路は、回転体の回転を検出して検出信号を発生する回転検出手段からの検出信号と、入力されるオフセット信号とを加算することにより、加算結果を示すオフセット検出信号を発生する加算手段と、上記オフセット検出信号の平均値を示す平均値信号を発生する平均値信号発生手段と、所定のスライス電圧を発生するスライス電圧発生手段と、上記平均値信号の信号電圧を上記スライス電圧と比較し、上記平均値信号の信号電圧が上記スライス電圧より大きいときには上記オフセット信号の信号電圧を減少させる一方、上記平均値信号の信号電圧が上記スライス電圧より小さいときには上記オフセット信号の信号電圧を増加させるように、上記オフセット信号を発生して上記加算手段に出力するオフセット信号発生手段と、上記オフセット検出信号を上記スライス電圧と比較することにより、上記オフセット検出信号を２値化して出力する第１の比較手段とを備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る２値化回路及び回転検出装置によれば、回転体の回転を検出して検出信号を発生する回転検出手段からの検出信号と、入力されるオフセット信号とを加算することにより、加算結果を示すオフセット検出信号を発生する加算手段と、上記オフセット検出信号の平均値を示す平均値信号を発生する平均値信号発生手段と、所定のスライス電圧を発生するスライス電圧発生手段と、上記平均値信号の信号電圧を上記スライス電圧と比較し、上記平均値信号の信号電圧が上記スライス電圧より大きいときには上記オフセット信号の信号電圧を減少させる一方、上記平均値信号の信号電圧が上記スライス電圧より小さいときには上記オフセット信号の信号電圧を増加させるように、上記オフセット信号を発生して上記加算手段に出力するオフセット信号発生手段と、上記オフセット検出信号を上記スライス電圧と比較することにより、上記オフセット検出信号を２値化して出力する第１の比較手段とを備えたので、回転体の回転を検出して検出信号を発生する回転検出手段からの検出信号の信号レベルが変動しても、当該検出信号に基づいて、デューティ比が５０％の２値化信号を従来技術に比較して確実に発生できるとともに、検出信号の信号レベル及び周波数が変化しても従来技術に比較して確実に上記検出信号を２値化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施の形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。
【００１５】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る回転検出装置１０の磁気抵抗効果素子ユニット３９及び磁石４０と歯車１とを示す斜視図である。また、図２は、本発明の実施の形態１に係る回転検出装置１０の構成を示すブロック図であり、図３は図２の比較回路２５の構成を示すブロック図である。さらに、図４は、図２の２値化回路２０の動作を示すタイミングチャートである。
【００１６】
ここで、詳細後述するように、回転検出装置１０は、歯車１の回転を検出して検出信号Ｖｄｅを発生する回転検出回路３０と、検出信号Ｖｄｅと、入力されるオフセット信号Ｖｃｎとを加算することにより、加算結果を示すオフセット検出信号Ｖｏｆｆを発生する加算器２１と、オフセット検出信号Ｖｏｆｆの平均値を示す平均値信号Ｖａｖを発生する平均値信号発生回路２と、所定のスライス電圧Ｖｓｌを発生するスライス電圧発生器２９と、平均値信号Ｖａｖの信号電圧をスライス電圧Ｖｓｌと比較し、平均値信号Ｖａｖの信号電圧がスライス電圧Ｖｓｌより大きいときにはオフセット信号Ｖｃｎの信号電圧を減少させる一方、平均値信号Ｖａｖの信号電圧がスライス電圧Ｖｓｌより小さいときにはオフセット信号Ｖｃｎの信号電圧を増加させるように、オフセット信号Ｖｃｎを発生して加算器２１に出力するオフセット信号発生回路３と、オフセット検出信号Ｖｏｆｆをスライス電圧Ｖｓｌと比較することにより、オフセット検出信号Ｖｏｆｆを２値化して出力するコンパレータ２８とを備えたことを特徴としている。
【００１７】
また、オフセット信号発生回路３は、平均値信号Ｖａｖの信号電圧をスライス電圧Ｖｓｌと比較し、比較結果を示す比較結果信号Ｓ５１を発生するコンパレータ５１と、比較結果信号Ｓ５１に基づいて、平均値信号Ｖａｖの信号電圧がスライス電圧Ｖｓｌより大きいときにはカウント値ＣＮを１だけデクリメントする一方、平均値信号Ｖａｖの信号電圧がスライス電圧Ｖｓｌより小さいときにはカウント値ＣＮを１だけインクリメントして、カウント値ＣＮを出力するカウンタ回路２６と、カウント値ＣＮをオフセット信号Ｖｃｎにデジタル／アナログ変換して加算器２１に出力するデジタル／アナログ変換器２７とを備えたことを特徴としている。
【００１８】
図１において、磁性材料にてなる歯車１は、自動車のエンジンのクランクシャフト軸に設けられ、回転軸１Ａに対して回転方向１Ｒに回転している。歯車１の回転軸１Ａの方向に着磁された磁石４０は、歯車１に対向しかつ歯車１との間に所定の間隔を有するように配置され、バイアス磁界を発生して磁気抵抗効果素子ユニット３９に印加する。磁気抵抗効果素子ユニット３９は、歯車１と対向しかつ磁石４０及び歯車１との間に所定の間隔をそれぞれ有するように配置される。磁気抵抗効果素子ユニット３９の表面には、歯車１の回転方向１Ｒに沿って所定の間隔を有するように磁気抵抗効果素子３２及び３３が配置される。
【００１９】
図２において、回転検出装置１０は、図１の歯車１の回転を検出して検出信号Ｖｄｅを発生して出力する回転検出回路３０と、検出信号Ｖｄｅを２値化して２値化信号Ｖｂｉとして出力する２値化回路２０とを備えて構成される。
【００２０】
図２において、回転検出回路３０は、磁気抵抗効果素子ユニット３９と、磁石４０と、バッファ３５とを備えて構成される。ここで、磁気抵抗効果素子ユニット３９は、磁気抵抗効果素子３２，３３を備えたブリッジ回路３１を備える。磁気抵抗効果素子３２，３３は、正の電源ＶＤＤと接地との間に接続点３４を介して直列接続され、接続点３４はバッファ回路３５の入力端子に接続される。さらに、バッファ回路３５からの出力信号は、検出信号Ｖｄｅとして、２値化回路２０に出力される。
【００２１】
図１において、歯車１が回転すると、歯車１の歯の部分と谷の部分が交互に磁気抵抗効果素子ユニット３９に対向するので、磁石４０から当該磁気抵抗効果素子ユニット３９に印加されるバイアス磁界が変化し、これに応答して、磁気抵抗効果素子３１，３２の各抵抗値が変化する。磁気抵抗効果素子３１，３２の各抵抗値の変化に応答して、回転検出回路３０は、歯車１の回転数と歯車１の山又は谷の数とを乗じた値の周波数を有する正弦波信号成分を含む検出信号Ｖｄｅを発生して、２値化回路２０に出力する。
【００２２】
図２において、２値化回路２０は、加算器２１と、平均値信号発生回路２と、オフセット信号発生回路３と、コンパレータ２８と、スライス電圧発生器２９と、クロック信号発生器９０とを備えて構成される。ここで、平均値信号発生回路２は、ピークホールド回路２２と、ボトムホールド回路２３と、平均値演算回路２４とを備え、オフセット信号発生回路３は、比較回路２５と、カウンタ回路２６と、Ｄ／Ａ変換器（以下、デジタル／アナログ変換をＤ／Ａ変換という。）２７とを備える。また、図３に示すように、比較回路２５は、コンパレータ５１を備えて構成される。
【００２３】
図２において、スライス電圧発生器２９は、所定のスライス電圧Ｖｓｌを発生して、コンパレータ２８の非反転入力端子及び比較回路２５のコンパレータ５１の非反転入力端子に出力する。また、クロック信号発生器９０は、所定の周期Δｔで周期的に繰り返すパルス形状を有するクロック信号ＣＬを発生して、ピークホールド回路２２、ボトムホールド回路２３及びカウンタ回路２６に出力する。
【００２４】
また、図２において、加算器２１は、回転検出回路３０からの検出信号ＶｄｅとＤ／Ａ変換器２７からのオフセット信号Ｖｃｎとを加算して、オフセット信号Ｖｃｎの信号電圧だけオフセットされた検出信号（以下、オフセット検出信号という。）Ｖｏｆｆを発生し、コンパレータ２８の反転入力端子と、ピークホールド回路２２と、ボトムホールド回路２３とに出力する。コンパレータ２８は、オフセット検出信号Ｖｏｆｆの信号電圧とスライス電圧Ｖｓｌとを比較し、オフセット検出信号Ｖｏｆｆの信号電圧がスライス電圧Ｖｓｌよりも大きいときにはローレベルの２値化信号Ｖｂｉを発生して出力する一方、オフセット検出信号Ｖｏｆｆの信号電圧がスライス電圧Ｖｓｌよりも小さいときにはハイレベルの２値化信号Ｖｂｉを発生して出力する。
【００２５】
さらに、図２において、ピークホールド回路２２は、クロック信号ＣＬの各立ち上がりエッジのタイミングでリセットされ、オフセット検出信号Ｖｏｆｆの最大値を検出して、検出結果の最大値信号Ｖｐを平均値演算回路２４に出力する。一方、ボトムホールド回路２３は、クロック信号ＣＬの各立ち上がりエッジのタイミングでリセットされ、オフセット検出信号Ｖｏｆｆの最小値を検出して、検出結果の最小値信号Ｖｂを平均値演算回路２４に出力する。平均値演算回路２４は、最大値信号Ｖｐと最小値信号Ｖｂの平均値を算出することにより平均値信号Ｖａｖを発生して、比較回路２５のコンパレータ５１の反転入力端子に出力する。
【００２６】
図３において、コンパレータ５１は、平均値信号Ｖａｖの信号電圧とスライス電圧Ｖｓｌとを比較し、平均値信号Ｖａｖの信号電圧がスライス電圧Ｖｓｌよりも大きいときにはローレベルの比較結果信号Ｓ５１を発生してカウンタ回路２６に出力する一方、平均値信号Ｖａｖの信号電圧がスライス電圧Ｖｓｌよりも小さいときにはハイレベルの比較結果信号Ｓ５１を発生してカウンタ回路２６に出力する。図２において、カウンタ回路２６は、クロック信号ＣＬの各立ち上がりエッジのタイミングでコンパレータ５１の比較結果信号Ｓ５１の信号レベルを検出し、ハイレベルの比較結果信号Ｓ５１に応答して所定のビット数のカウント値ＣＮを１だけインクリメントする一方、ローレベルの比較結果信号Ｓ５１に応答してカウント値ＣＮを１だけデクリメントし、カウント値ＣＮをＤ／Ａ変換器２７に出力する。Ｄ／Ａ変換器２７は、入力されるカウント値ＣＮを、所定の出力電圧範囲を有するアナログ信号にＤ／Ａ変換して、オフセット信号Ｖｃｎとして加算器２１に出力する。ここで、カウント値ＣＮが１ビットだけ変化したときのオフセット信号Ｖｃｎの変化量ΔＶｃｎは、Ｄ／Ａ変換器２７の出力電圧範囲をカウント値ＣＮのビット数で除した電圧値を有する。
【００２７】
次に、図４を参照して、以上のように構成された２値化回路２０の動作を説明する。図４において、クロック信号ＣＬの立ち上がりエッジのタイミングｔ０で、ピークホールド回路２２及びボトムホールド回路２３はそれぞれリセットされる。そして、ピークホールド回路２２は、オフセット検出信号Ｖｏｆｆの最大値の検出を開始して、最大値信号Ｖｐを発生して平均値演算回路２４に出力する。また、ボトムホールド回路２３は、オフセット検出信号Ｖｏｆｆの最小値の検出を開始し、最小値信号Ｖｂを発生して平均値演算回路２４に出力する。タイミングｔ２から、クロック信号のＣＬの次の立ち上がりエッジのタイミングｔ６までの期間において、平均値信号Ｖａｖの信号電圧はスライス電圧Ｖｓｌよりも大きいので、コンパレータ５１はローレベルの比較結果信号Ｓ５１を発生してカウンタ回路２６に出力する。また、２値化信号Ｖｂｉのハイレベルの各期間ｔ０−ｔ１，ｔ２−ｔ３，ｔ４−ｔ５の各長さは、ローレベルの各期間ｔ１−ｔ２，ｔ３−ｔ４，ｔ５−ｔ６の各長さよりも短い。すなわち、タイミングｔ０からタイミングｔ６までの期間において、デューティ比が５０％より小さい２値化信号Ｖｂｉが発生される。
【００２８】
次に、タイミングｔ６において、カウンタ回路２６は、ローレベルの比較結果信号Ｓ５１に応答して、カウント値ＣＮを１だけデクリメントして、当該カウント値ＣＮをＤ／Ａ変換器２７に出力する。これに応答して、オフセット信号Ｖｃｎの信号電圧は、変化量ΔＶｃｎだけ減少する。その結果、加算器２１からのオフセット検出信号Ｖｏｆｆ及び平均値信号Ｖａｖの各信号電圧はそれぞれ変化量ΔＶｃｎだけ減少する。その結果、図４に示すように、タイミングｔ８からクロック信号のＣＬの次の立ち上がりエッジのタイミングｔ１２までの期間において、平均値信号Ｖａｖはスライス電圧Ｖｓｌと等しくなり、２値化信号Ｖｂｉのハイレベルの各期間ｔ６−ｔ７，ｔ８−ｔ９，ｔ１０−ｔ１１の各長さは、ローレベルの各期間ｔ７−ｔ８，ｔ９−ｔ１０，ｔ１１−ｔ１２の各長さと等しくなる。すなわち、タイミングｔ６からタイミングｔ１２までの期間において、デューティ比が５０％である２値化信号Ｖｂｉが発生される。さらに、タイミングｔ６において、ピークホールド回路２２及びボトムホールド回路２３はそれぞれリセットされ、オフセット検出信号Ｖｏｆｆの最大値及び最小値の検出をそれぞれ開始する。
【００２９】
本実施の形態に係る２値化回路２０及び回転検出装置１０によれば、回転検出回路３０からの検出信号Ｖｄｅをオフセット信号Ｖｃｎの信号電圧だけオフセットさせることによりオフセット検出信号Ｖｏｆｆを発生し、クロック信号ＣＬの周期Δｔ毎に、当該オフセット検出信号Ｖｏｆｆの時間期間Δｔにおける平均値を算出して平均値信号Ｖａｖを発生し、当該平均値信号Ｖａｖの信号電圧がスライス電圧Ｖｓｌに等しくなるようにオフセット信号Ｖｃｎの信号電圧を変化させる。従って、デジタルデータを含まない検出信号Ｖｄｅを、従来技術に比較して正確に２値化して２値化信号Ｖｂｉを発生できる。また、環境温度の変化などによって検出信号Ｖｄｅの電圧レベルが変動しても、デューティ比が５０％である２値化信号Ｖｂｉを、従来技術に比較して確実に発生できる。また、加算器２１において検出信号Ｖｄｅに加算されるオフセット信号Ｖｃｎの信号電圧は、平均値信号Ｖａｖとスライス電圧Ｖｓｌとの差の大きさに関わらず、時間期間Δｔ毎に所定の変化量ΔＶｃｎだけしか変化しない。従って、検出信号Ｖｄｅにスパイクノイズのような比較的短周期で大振幅のノイズが重畳しても、オフセット検出信号Ｖｏｆｆの信号電圧は当該スパイクノイズの振幅よりも小さい変化量ΔＶｃｎしか変動せず、従来技術に比較して確実に２値化信号Ｖｂｉを発生できる。さらに、平均値信号Ｖａｖの信号電圧とスライス電圧ＶｓｌＡとの比較結果に基づいてオフセット信号Ｖｏｆｆの信号電圧を変化させるので、検出信号Ｖｄｅの信号レベル及び周波数が変化しても、従来技術に比較して確実に２値化信号Ｖｂｉを発生できる。
【００３０】
なお、ピークホールド回路２２，ボトムホールド回路２３及びカウンタ回路２６に入力されるクロック信号ＣＬの周期Δｔは、検出信号Ｖｄｅの周期に比較して十分長い周期に設定される。好ましくは、クロック信号ＣＬの周期Δｔは検出信号Ｖｄｅの周期の３倍に設定される。
【００３１】
実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２に係る回転検出装置１０Ａの構成を示すブロック図であり、図６は、図５の比較回路２５Ａの構成を示すブロック図である。
【００３２】
実施の形態２に係る回転検出装置１０Ａは、実施の形態１に係る回転検出装置１０に比較して、オフセット信号発生回路３に代えて、比較回路２５Ａと、カウンタ回路２６Ａと、Ｄ／Ａ変換器２７とを備えたオフセット信号発生回路３Ａを備える。
【００３３】
ここで、比較回路２５Ａは、所定の時間期間２Δｔだけ連続して平均値信号Ｖａｖの信号電圧がスライス電圧Ｖｓｌより大きいときに、平均値信号Ｖａｖの信号電圧がスライス電圧Ｖｓｌより大きいことを示すカウントダウン信号Ｓｄを発生する一方、所定の時間期間２Δｔだけ連続して平均値信号Ｖａｖの信号電圧がスライス電圧Ｖｓｌより小さいときに、平均値信号Ｖａｖの信号電圧がスライス電圧Ｖｓｌより小さいことを示すカウントアップ信号Ｓｕを発生することを特徴としている。
【００３４】
図５において、回転検出装置１０Ａは、回転検出回路３０と２値化回路２０Ａとを備えて構成される。２値化回路２０Ａは、加算器２１と、平均値信号発生回路２と、オフセット信号発生回路３Ａと、コンパレータ２８と、スライス電圧発生器２９と、クロック信号発生器９０とを備えて構成される。ここで、平均値信号発生回路２は、ピークホールド回路２２と、ボトムホールド回路２３と、平均値演算回路２４とを備える。また、オフセット信号発生回路３Ａは、比較回路２５Ａと、カウンタ回路２６Ａと、Ｄ／Ａ変換器２７とを備える。
【００３５】
図５において、スライス電圧発生器２９は、所定のスライス電圧Ｖｓｌを発生して、コンパレータ２８の非反転入力端子及び比較回路２５Ａに出力する。また、クロック信号発生器９０は、所定の周期Δｔで周期的に繰り返すパルス形状を有するクロック信号ＣＬを発生して、ピークホールド回路２２、ボトムホールド回路２３、比較回路２５Ａ及びカウンタ回路２６Ａに出力する。
【００３６】
また、図５において、加算器２１は、回転検出回路３０からの検出信号ＶｄｅとＤ／Ａ変換器２７からのオフセット信号Ｖｃｎとを加算して、オフセット検出信号Ｖｏｆｆを発生し、コンパレータ２８の反転入力端子と、ピークホールド回路２２と、ボトムホールド回路２３とに出力する。コンパレータ２８は、オフセット検出信号Ｖｏｆｆの信号電圧とスライス電圧Ｖｓｌとを比較し、オフセット検出信号Ｖｏｆｆの信号電圧がスライス電圧Ｖｓｌよりも大きいときにはローレベルの２値化信号Ｖｂｉを発生して出力する一方、オフセット検出信号Ｖｏｆｆの信号電圧がスライス電圧Ｖｓｌよりも小さいときにはハイレベルの２値化信号Ｖｂｉを発生して出力する。
【００３７】
さらに、図５において、ピークホールド回路２２は、クロック信号ＣＬの各立ち上がりエッジのタイミングでリセットされ、オフセット検出信号Ｖｏｆｆの最大値を検出して、検出結果の最大値信号Ｖｐを平均値演算回路２４に出力する。一方、ボトムホールド回路２３は、クロック信号ＣＬの各立ち上がりエッジのタイミングでリセットされ、オフセット検出信号Ｖｏｆｆの最小値を検出して、検出結果の最小値信号Ｖｂを平均値演算回路２４に出力する。平均値演算回路２４は、最大値信号Ｖｐと最小値信号Ｖｂの平均値を算出することにより平均値信号Ｖａｖを発生して、比較回路２５Ａに出力する。
【００３８】
図６において、比較回路２５Ａは、コンパレータ５１と、遅延型フリップフロップ（以下、Ｄフリップフロップという。）５２，５３と、インバータ５４と、３個の入力端子をそれぞれ有するアンドゲート５５，５６とを備えて構成される。クロック信号発生器９０からのクロック信号ＣＬは、Ｄフリップフロップ５２，５３の各クロック入力端子に入力される。また、スライス電圧発生器２９からのスライス電圧Ｖｓｌはコンパレータの非反転入力端子に入力される一方、平均値演算回路２４からの平均値信号Ｖａｖはコンパレータ５１の反転入力端子に入力される。コンパレータ５１は、平均値信号Ｖａｖの信号電圧とスライス電圧Ｖｓｌとを比較し、平均値信号Ｖａｖの信号電圧がスライス電圧Ｖｓｌよりも大きいときにはローレベルの比較結果信号Ｓ５１を発生する一方、平均値信号Ｖａｖの信号電圧がスライス電圧Ｖｓｌよりも小さいときにはハイレベルの比較結果信号Ｓ５１を発生する。コンパレータ５１からの比較結果信号Ｓ５１は、Ｄフリップフロップ５２の入力端子Ｄと、アンドゲート５５の第１の入力端子と、インバータ５４とに出力される。
【００３９】
Ｄフリップフロップ５２は、クロック信号ＣＬの各立ち上がりエッジのタイミングで、入力される比較結果信号Ｓ５１の信号電圧を検出して、検出結果を示す出力信号Ｓ５２Ｑを発生して、Ｄフリップフロップ５３の入力端子Ｄ及びアンドゲート５５の第２の入力端子に出力する。さらに、Ｄフリップフロップ５２は、出力信号Ｓ５２Ｑの反転信号である出力信号Ｓ５２Ｑｂを発生して、アンドゲート５６の第１の入力端子に出力する。
【００４０】
Ｄフリップフロップ５３は、クロック信号ＣＬの各立ち上がりエッジのタイミングで、入力される信号Ｓ５２Ｑの信号電圧を検出して、検出結果を示す出力信号Ｓ５３Ｑを発生して、アンドゲート５５の第３の入力端子に出力する。さらに、Ｄフリップフロップ５３は、出力信号Ｓ５３Ｑの反転信号である出力信号Ｓ５３Ｑｂを発生して、アンドゲート５６の第２の入力端子に出力する。また、インバータ５４は、入力される比較結果信号Ｓ５１を反転することにより出力信号Ｓ５４を発生して、アンドゲート５６の第３の入力端子に出力する。
【００４１】
従って、アンドゲート５５には、コンパレータ５１からの比較結果信号Ｓ５１と、比較結果信号Ｓ５１を遅延時間Δｔだけ遅延させた信号Ｓ５２Ｑと、比較結果信号Ｓ５１を遅延時間２Δｔだけ遅延させた信号Ｓ５３Ｑとが入力される。そして、アンドゲート５５からの出力信号はカウントアップ信号Ｓｕとしてカウンタ回路２６Ａに出力される。また、アンドゲート５６には、コンパレータ５１からの比較結果信号Ｓ５１を反転した信号Ｓ５４と、信号Ｓ５４を遅延時間Δｔだけ遅延させた信号Ｓ５２Ｑｂと、信号Ｓ５４を遅延時間２Δｔだけ遅延させた信号Ｓ５３Ｑｂとが入力される。そして、アンドゲート５６からの出力信号はカウントダウン信号Ｓｄとしてカウンタ回路２６Ａに出力される。
【００４２】
図５において、カウンタ回路２６Ａは、クロック信号ＣＬの各立ち上がりエッジのタイミングでカウントアップ信号Ｓｕ及びカウントダウン信号Ｓｄの各信号レベルを検出し、ハイレベルのカウントアップ信号Ｓｕに応答して所定のビット数のカウント値ＣＮを１だけインクリメントする一方、ハイレベルのカウントダウン信号Ｓｄに応答してカウント値ＣＮを１だけデクリメントする。また、カウントアップ信号Ｓｕ及びカウントダウン信号Ｓｄがそれぞれローレベルの時には、カウント値ＣＮをインクリメント及びデクリメントしない。カウント値ＣＮはＤ／Ａ変換器２７に出力され、Ｄ／Ａ変換器２７は、入力されるカウント値ＣＮを、所定の出力電圧範囲を有するアナログ信号にＤ／Ａ変換して、オフセット信号Ｖｃｎとして加算器２１に出力する。
【００４３】
次に、図７、図８（ａ）及び図８（ｂ）を参照して、以上のように構成された２値化回路２０の動作を説明する。
【００４４】
図７は、図５の２値化回路２０Ａの動作を示すタイミングチャートである。図７において、各タイミングｔ２０〜ｔ２８はそれぞれ、クロック信号ＣＬの立ち上がりエッジのタイミングである。図７において、各タイミングｔ２０及びｔ２１において、ローレベルのカウントアップ信号Ｓｕ及びローレベルのカウントダウン信号Ｓｄに応答して、カウンタ回路２６Ａは、カウント値ＣＮをインクリメント及びデクリメントしない。従って、各タイミングｔ２０及びｔ２１において、オフセット信号Ｖｃｎの信号電圧は変化しない。次に、各タイミングｔ２２，ｔ２３，ｔ２４において、ハイレベルのカウントアップ信号Ｓｕに応答して、カウンタ回路２６Ａは、カウント値ＣＮを１だけインクリメントする。従って、各タイミングｔ２２，ｔ２３，ｔ２４において、オフセット信号Ｖｃｎの信号電圧は変化量ΔＶｃｎずつ増加する。
【００４５】
さらに、各タイミングｔ２５及びｔ２６において、ローレベルのカウントアップ信号Ｓｕ及びローレベルのカウントダウン信号Ｓｄに応答して、カウンタ回路２６Ａは、カウント値ＣＮをインクリメント及びデクリメントしない。従って、各タイミングｔ２５及びｔ２６において、オフセット信号Ｖｃｎの信号電圧は変化しない。次に、タイミングｔ２７において、ハイレベルのカウントダウン信号Ｓｄに応答して、カウンタ回路２６Ａは、カウント値ＣＮを１だけデクリメントする。従って、タイミングｔ２７において、オフセット信号Ｖｃｎの信号電圧は変化量ΔＶｃｎだけ減少する。さらに、タイミングｔ２８において、ローレベルのカウントアップ信号Ｓｕ及びローレベルのカウントダウン信号Ｓｄに応答して、カウンタ回路２６Ａは、カウント値ＣＮをインクリメント及びデクリメントしない。従って、タイミングｔ２８において、オフセット信号Ｖｃｎの信号電圧は変化しない。
【００４６】
次に、図８（ａ）及び図８（ｂ）を参照して、本実施の形態に係る２値化回路２０Ａの動作と実施の形態１に係る２値化回路２０の動作とを比較する。
【００４７】
図８（ａ）は、平均値信号Ｖａｖの信号電圧とスライス電圧Ｖｓｌの差の大きさがオフセット信号Ｖｃｎの変化量ΔＶｃｎよりも小さいときの、図２の実施の形態１に係る２値化回路２０の動作を示すタイミングチャートである。図８（ａ）において、各タイミングｔ３０〜３８はそれぞれ、クロック信号ＣＬの立ち上がりエッジのタイミングである。
【００４８】
図８（ａ）に示すように、各タイミングｔ３０，ｔ３１，ｔ３２において、平均値信号Ｖａｖの信号電圧はそれぞれ、Ｖｓｌ＋ΔＶ＋２ΔＶｃｎ，Ｖｓｌ＋ΔＶ＋ΔＶｃｎ，Ｖｓｌ＋ΔＶであり、スライス電圧Ｖｓｌよりも大きいので、カウンタ回路２６にはローレベルの比較結果信号Ｓ５１が入力され、これに応答してカウンタ回路２６はカウント値ＣＮを１ずつデクリメントする。従って、各タイミングｔ３０，ｔ３１，ｔ３２において、オフセット信号Ｖｃｎの信号電圧は変化量ΔＶｃｎずつ減少する。その結果、平均値信号Ｖａｖの信号電圧も変化量ΔＶｃｎずつ減少し、タイミングｔ３３において、平均値信号Ｖａｖの信号電圧はＶｓｌ−ΔＶになる。ここで、図８（ａ），（ｂ）において、ΔＶ＝ΔＶｃｎ／２である。
【００４９】
タイミングｔ３３において、平均値信号Ｖａｖの信号電圧Ｖｓｌ−ΔＶはスライス電圧Ｖｓｌよりも小さいので、カウンタ回路２６にはハイレベルの比較結果信号Ｓ５１が入力され、これに応答してカウンタ回路２６はカウント値ＣＮを１だけインクリメントする。従って、タイミングｔ３３において、オフセット信号Ｖｃｎの信号電圧は変化量ΔＶｃｎだけ増加する。その結果、平均値信号Ｖａｖの信号電圧も変化量ΔＶｃｎだけ増加し、タイミングｔ３４において、平均値信号Ｖａｖの信号電圧はＶｓｌ＋ΔＶになる。その後、タイミングｔ３２，ｔ３３と同様に、各タイミングｔ３４，ｔ３５，…，ｔ３８において、カウンタ回路２６はカウント値ＣＮのデクリメントとインクリメントとを時間間隔Δｔで交互に繰り返すので、平均値信号Ｖａｖの信号電圧は、Ｖｓｌ−ΔＶとＶｓｌ＋ΔＶとの間で交互に変化する。
【００５０】
従って、図８（ａ）に示すように、実施の形態１に係る２値化回路２０によれば、平均値信号Ｖａｖの信号電圧とスライス電圧Ｖｓｌの差の大きさがオフセット信号Ｖｃｎの変化量ΔＶｃｎよりも小さいときに、オフセット信号Ｖｃｎの信号電圧が、時間間隔Δｔで増加と減少を繰り返す。従って、２値化回路２０が誤作動し２値化信号Ｖｂｉのノイズの原因になる。
【００５１】
図８（ｂ）は、平均値信号Ｖａｖの信号電圧とスライス電圧Ｖｓｌの差の大きさがオフセット信号Ｖｃｎの変化量ΔＶｃｎよりも小さいときの、図５の実施の形態２に係る２値化回路２０Ａの動作を示すタイミングチャートである。図８（ｂ）において、各タイミングｔ４０〜４８はそれぞれ、クロック信号ＣＬの立ち上がりエッジのタイミングである。
【００５２】
図８（ｂ）において、各タイミングｔ４０，ｔ４１において、平均値信号Ｖａｖの各信号電圧は（Ｖｌｓｌ＋ΔＶ＋２ΔＶｃｎ）であり、ローレベルのカウントアップ信号及びローレベルのカウントダウン信号Ｓｄが発生される。これに応答して、カウンタ回路２６Ａはカウント値ＣＮをインクリメント及びデクリメントしない。この結果、オフセット信号Ｖｃｎの信号電圧は変化しないので、平均値信号Ｖａｖの信号電圧も（Ｖｌｓｌ＋ΔＶ＋２ΔＶｃｎ）のまま変化しない。
【００５３】
タイミングｔ４０，ｔ４１，ｔ４２において、平均値電圧Ｖａｖの信号電圧がスライス電圧Ｖｓｌよりも大きいので、タイミングｔ４２において、ハイレベルのカウントダウン信号Ｓｄが発生され、これに応答してカウンタ回路２６Ａはカウント値ＣＮを１だけデクリメントする。従って、タイミングｔ４２において、オフセット信号Ｖｃｎの信号電圧は変化量ΔＶｃｎだけ減少する。その結果、平均値電圧Ｖａｖの信号電圧も変化量ΔＶｃｎだけ減少し、タイミングｔ４３において、平均値電圧ＶａｖはＶｓｌ＋ΔＶ＋ΔＶｃｎになる。
【００５４】
各タイミングｔ４３，ｔ４４において、タイミングｔ４２と同様に、オフセット信号Ｖｃｎの信号電圧は変化量ΔＶｃｎずつ減少する。その結果、平均値電圧Ｖａｖの信号電圧も変化量ΔＶｃｎずつ減少し、タイミングｔ４５において、平均値電圧Ｖａｖの信号電圧は（Ｖｓｌ−ΔＶ）になる。
【００５５】
次に、各タイミングｔ４５，ｔ４６において、ローレベルのカウントアップ信号及びローレベルのカウントダウン信号Ｓｄが発生される。これに応答して、カウンタ回路２６Ａはカウント値ＣＮをインクリメント及びデクリメントしない。この結果オフセット信号Ｖｃｎの信号電圧は変化しないので、平均値信号Ｖａｖの信号電圧も（Ｖｓｌ−ΔＶ）のまま変化しない。
【００５６】
各タイミングｔ４５，ｔ４６，ｔ４７において平均値電圧Ｖａｖの信号電圧がスライス電圧Ｖｓｌよりも小さいので、タイミングｔ４７において、ハイレベルのカウントアップ信号Ｓｕが発生され、これに応答してカウンタ回路２６Ａはカウント値ＣＮを１だけインクリメントする。従って、タイミングｔ４７において、オフセット信号Ｖｃｎの信号電圧は変化量ΔＶｃｎだけ増加する。その結果、平均値電圧Ｖａｖの信号電圧も変化量ΔＶｃｎだけ増加し、タイミングｔ４８において、平均値電圧ＶａｖはＶｓｌ＋ΔＶになる。
【００５７】
以上詳述したように、本実施の形態に係る２値化回路２０Ａによれば、比較回路２５Ａは、（ａ）時間期間２Δｔにわたって、平均値電圧Ｖａｖの信号電圧がスライス電圧Ｖｓｌよりも小さいときに、ハイレベルのカウントアップ信号Ｓｕ及びローレベルのカウントダウン信号Ｓｄを発生し、（ｂ）時間期間２Δｔにわたって、平均値電圧Ｖａｖの信号電圧がスライス電圧Ｖｓｌよりも大きいときに、ローレベルのカウントアップ信号Ｓｕ及びハイレベルのカウントダウン信号Ｓｕを発生し、（ｃ）上記（ａ），（ｂ）以外の時にはローレベルのカウントアップ信号Ｓｕ及びローレベルのカウントダウン信号Ｓｄを発生する。従って、図８（ｂ）に示すように、平均値信号Ｖａｖの信号電圧とスライス電圧Ｖｓｌの差の大きさがオフセット信号Ｖｃｎの変化量ΔＶｃｎよりも小さいときに、実施の形態１に係る２値化回路２０に比較して、オフセット信号Ｖｃｎの信号電圧の増加と減少の頻度を減らすことができ、安定して動作する。
【００５８】
なお、本実施の形態において、比較回路２５Ａを、コンパレータ５１と、インバータ５４と、（Ｍ＋１）個の入力端子を有する第１及び第２のアンドゲートと、Ｍ個（Ｍ≧１）のＤフリップフロップとを備えるように構成してもよい。このとき、クロック信号ＣＬは各Ｄフリップフロップの各クロック入力端子に出力され、コンパレータ５１からの比較結果信号Ｓ５１は１番目のＤフリップフロップの入力端子Ｄ及びインバータ５４に出力される。さらに、ｍ（ｍ＝１，２，…，Ｍ−１）番目のＤフリップフロップの非反転出力端子Ｑからの各出力信号は（ｍ＋１）番目のＤフリップフロップの入力端子Ｄ及び第１のアンドゲートに出力される。また、インバータ５４からの出力信号及びｍ番目のＤフリップフロップの反転出力端子
【数１】
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からの各出力信号は、第２のアンドゲートに出力される。また、Ｍ番目のＤフリップフロップの非反転出力端子Ｑからの出力信号は第１のアンドゲートに出力される。第１のアンドゲートからの出力信号はカウントアップ信号Ｓｕとしてカウンタ回路２６Ａに出力され、第２のアンドゲートからの出力信号はカウントダウン信号Ｓｄとしてカウンタ回路２６Ａに出力される。これにより、比較回路２５Ａは、（ａ）時間期間ＭΔｔにわたって、平均値電圧Ｖａｖの信号電圧がスライス電圧Ｖｓｌよりも小さいときに、ハイレベルのカウントアップ信号Ｓｕを発生し、（ｂ）時間期間ＭΔｔにわたって、平均値電圧Ｖａｖの信号電圧がスライス電圧Ｖｓｌよりも大きいときに、ハイレベルのカウントダウン信号Ｓｕを発生し、（ｃ）上記（ａ），（ｂ）以外の時にはローレベルのカウントアップ信号Ｓｕ及びローレベルのカウントダウン信号Ｓｄを発生する。
【００５９】
実施の形態３．
図９は、本発明の実施の形態３に係る２値化回路２０Ａの比較回路２５Ｂの構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る２値化回路２０Ａは、図５の実施の形態２に係る２値化回路２０Ａに比較して、比較回路２５Ｂを備えたことを特徴としている。以下、実施の形態２との相違点を説明する。
【００６０】
ここで、比較回路２５Ｂは、平均値信号Ｖａｖをデジタル平均値信号Ｓ５８にアナログ／デジタル変換するアナログ／デジタル変換器５８と、スライス電圧Ｖｓｌをデジタルスライス電圧Ｓ５７にアナログ／デジタル変換するアナログ／デジタル変換器５７と、デジタル平均値信号Ｓ５８の信号電圧がデジタルスライス電圧Ｓ５７より大きいときに、平均値信号Ｖａｖの信号電圧がスライス電圧Ｖｓｌより大きいことを示すカウントダウン信号Ｓｄを発生する一方、デジタル平均値信号Ｓ５８の信号電圧がデジタルスライス電圧Ｓ５７より小さいときに、平均値信号Ｖａｖの信号電圧がスライス電圧Ｖｓｌより小さいことを示すカウントアップ信号Ｓｕを発生する比較論理回路５９とを備えたことを特徴としている。
【００６１】
図９において、比較回路２５Ｂは、アナログ／デジタル変換器（以下、アナログ／デジタル変換をＡ／Ｄ変換という。）５７，５８と、比較論理回路５９とを備えて構成される。Ａ／Ｄ変換器５７は、スライス電圧発生器２９からのスライス電圧Ｖｓｌを所定のサンプリング周波数でデジタルスライス電圧信号Ｓ５７に変換して、比較論理回路５９の入力端子ａに出力する。また、Ａ／Ｄ変換器５８は、平均値演算回路２４からの平均値信号Ｖａｖを所定のサンプリング周波数でデジタル平均値信号Ｓ５８に変換して、比較論理回路５９の入力端子ｂに出力する。ここで、Ａ／Ｄ変換器５７，５８の各サンプリング周波数、分解能、及び出力電圧範囲は互いに等しく設定される。また、Ａ／Ｄ変換器５７，５８からの各出力信号の１ビット当たりの信号電圧ΔＶａｄは、Ｄ／Ａ変換器２７（図５参照）からのオフセット信号Ｖｃｎの変化量ΔＶｃｎと等しい電圧値に設定される。
【００６２】
図９において、比較論理回路５９は、クロック信号ＣＬの各立ち上がりエッジのタイミングで、入力されるデジタルスライス電圧信号Ｓ５７の信号電圧とデジタル平均値信号Ｓ５８の信号電圧とを比較する。そして、デジタルスライス電圧信号Ｓ５７の信号電圧がデジタル平均値信号Ｓ５８の信号電圧より大きいときにはハイレベルのカウントアップ信号Ｓｕ及びローレベルのカウントダウン信号Ｓｄを発生し、デジタルスライス電圧信号Ｓ５７の信号電圧がデジタル平均値信号Ｓ５８の信号電圧より小さいときにはローレベルのカウントアップ信号Ｓｕ及びハイレベルのカウントダウン信号Ｓｄを発生し、デジタルスライス電圧信号Ｓ５７の信号電圧とデジタル平均値信号Ｓ５８の信号電圧とが等しいときにはローレベルのカウントアップ信号Ｓｕ及びローレベルのカウントダウン信号Ｓｄを発生し、カウンタ回路２６Ａに出力する。
【００６３】
図１０は、図９の比較回路２５Ｂを備えた２値化回路２０Ａの動作を示すタイミングチャートである。図１０において、各タイミングｔ５０〜ｔ５８はそれぞれ、クロック信号ＣＬの立ち上がりエッジのタイミングである。図１０に示すように、各タイミングｔ５０，ｔ５１，ｔ５２において、デジタル平均値信号Ｓ５８の信号電圧はそれぞれ、Ｖｓｌ＋３ΔＶａｄ，Ｖｓｌ＋２ΔＶａｄ，Ｖｓｌ＋ΔＶａｄであり、スライス電圧Ｖｓｌをデジタル化した信号Ｓ５９の信号電圧よりも大きいので、比較論理回路５９はハイレベルのカウントダウン信号Ｓｄを発生してカウンタ回路２６Ａに出力する。これに応答してカウンタ回路２６Ａはカウント値ＣＮを１ずつデクリメントする。従って、各タイミングｔ５０，ｔ５１，ｔ５２において、オフセット信号Ｖｃｎの信号電圧は変化量ΔＶｃｎ（＝ΔＶａｄ）ずつ減少する。その結果、平均値信号Ｖａｖの信号電圧も変化量ΔＶｃｎずつ減少し、タイミングｔ５３において、デジタル平均値信号Ｓ５８の信号電圧は、スライス電圧Ｖｓｌをデジタル化した信号Ｓ５９の信号電圧と同じになる。
【００６４】
タイミングｔ５３において、デジタル平均値信号Ｓ５８の信号電圧はスライス電圧Ｖｓｌをデジタル化した信号Ｓ５９の信号電圧と等しいので、比較論理回路５９はローレベルのカウントアップ信号Ｓｕ及びローレベルのカウントダウン信号Ｓｄを発生してカウンタ回路２６Ａに出力する。これに応答して、カウンタ回路２６Ａはカウント値ＣＮをインクリメント及びデクリメントしない。従って、オフセット信号Ｖｃｎは変化せず、タイミングｔ５４において、デジタル平均値信号Ｓ５８の信号電圧は、スライス電圧Ｖｓｌをデジタル化した信号Ｓ５９のまま変化しない。以下同様に、各タイミングｔ５４〜ｔ５８において、カウンタ回路２６Ａはカウント値ＣＮをインクリメント及びデクリメントしない。従って、タイミングｔ５５以降の各タイミングにおいて、オフセット信号Ｖｃｎは変化せず、デジタル平均値信号Ｓ５８の信号電圧は、スライス電圧Ｖｓｌをデジタル化した信号Ｓ５９のまま変化しない。
【００６５】
本実施の形態によれば、スライス電圧発生器２２からのスライス電圧ＶｓｌをＡ／Ｄ変換器５７を用いてＡ／Ｄ変換したデジタルスライス電圧信号Ｓ５７の信号電圧と、平均値演算回路２４からの平均値信号ＶａｖをＡ／Ｄ変換器５８を用いてＡ／Ｄ変換したデジタル平均値信号Ｓ５８の信号電圧とを比較して、デジタルスライス電圧信号Ｓ５７及びデジタル平均値信号Ｓ５８の各信号電圧が互いに等しいときにはローレベルのカウントアップ信号Ｓｕ及びローレベルのカウントダウン信号Ｓｄを発生してカウンタ回路２６Ａに出力する。従って、スライス電圧Ｖｓｌと平均値信号Ｖａｖの信号電圧の差の大きさが、Ａ／Ｄ変換器５７，５８からの各出力信号の１ビット当たりの信号電圧ΔＶａｄよりも小さいときには、カウンタ回路２６Ａはカウント値ＣＮをインクリメント又はデクリメントせず、オフセット信号Ｖｃｎは変化しない。このため、本実施の形態に係る比較回路２５Ｂを備えた２値化回路は、実施の形態１及び実施の形態２に比較して、安定して動作する。
【００６６】
実施の形態４．
図１１は、本発明の実施の形態４に係る２値化回路２０Ａの比較回路２５Ｃの構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る２値化回路２０Ａは、図５の実施の形態２に係る２値化回路２０Ａに比較して、比較回路２５Ｃを備えたことを特徴としている。以下、実施の形態２との相違点を説明する。
【００６７】
ここで、比較回路２５Ｃは、クロック信号ＣＬ２の立ち上がりエッジのタイミングである第１のタイミングでスライス電圧Ｖｓｌを出力する一方、クロック信号ＣＬ２の立ち下がりエッジのタイミングである第２のタイミング平均値信号Ｖａｖを出力するように切り換えるスイッチ６４と、第１のタイミングで、スイッチ６４から出力されるスライス電圧Ｖｓｌをデジタルスライス電圧にアナログ／デジタル変換し、かつ第２のタイミングで、スイッチ６４から出力される平均値信号Ｖａｖをデジタル平均値信号にアナログ／デジタル変換するアナログ／デジタル変換器と、デジタル平均値信号の信号電圧がデジタルスライス電圧より大きいときに、平均値信号Ｖａｖの信号電圧がスライス電圧Ｖｓｌより大きいことを示すカウントダウン信号Ｓｄを発生する一方、デジタル平均値信号の信号電圧がデジタルスライス電圧より小さいときに、平均値信号Ｖａｂの信号電圧がスライス電圧Ｖｓｌより小さいことを示すカウントアップ信号Ｓｕを発生する比較論理回路５９とを備えたことを特徴としている。
【００６８】
図１１において、比較回路２５Ｃは、スイッチ６４と、Ａ／Ｄ変換器５７と、Ｄフリップフロップ６５−１，６５−２，…，６５−Ｎと、比較論理回路５９と、分周器６１と、遅延器６２，６３とを備えて構成される。
【００６９】
分周器６１は、クロック信号発生器９０からのクロック信号ＣＬの周波数１／Δｔを１／２倍して、周期２Δｔで周期的に繰り返すパルス形状を有するクロック信号ＣＬ１を発生して、遅延器６２、比較論理回路５９及びカウンタ回路２６Ａに出力する。遅延器６２は、入力されるクロック信号ＣＬ１を遅延時間Δｔ／２だけ遅延させてクロック信号ＣＬ２を発生して、遅延器６３及びスイッチ６４の制御端子に出力する。さらに、遅延器６３は、入力されるクロック信号ＣＬ２を遅延時間Δｔ／２だけ遅延させてクロック信号ＣＬ３を発生して、Ｄフリップフロップ６５−１，６５−２，…，６５−Ｎの各クロック入力端子に出力する。
【００７０】
スライス電圧発生器２９からのスライス電圧Ｖｓｌはスイッチ６４の接点ａに出力され、平均値演算回路２４からの平均値信号Ｖａｖはスイッチ６４の接点ｂに出力される。スイッチ６４は、ハイレベルのクロック信号ＣＬ２に応答して接点ａに切り換えられる一方、ローレベルのクロック信号ＣＬ２に応答して接点ｂに切り換えられる。
【００７１】
Ａ／Ｄ変換器５７は、スイッチ６４から入力されるアナログ信号Ｓ６４を、所定のサンプリング周波数で、Ｎ個の信号Ｓ５７−ｎ（ｎ＝１，２，…，Ｎ）を含むＮビットのデジタル信号Ｓ５７に変換する。ここで、Ａ／Ｄ変換器５７からの各出力信号の１ビット当たりの信号電圧ΔＶａｄは、Ｄ／Ａ変換器２７（図５参照）のオフセット信号Ｖｃｎの変化量ΔＶｃｎと等しい電圧値に設定される。Ａ／Ｄ変換器５７からの各信号Ｓ５７−ｎは、比較論理回路５９の各入力端子ｂ−ｎ及びＤフリップフロップ６５−ｎの各入力端子Ｄにそれぞれ出力される。さらに、各Ｄフリップフロップ６５−ｎは、クロック信号ＣＬ３の各立ち上がりエッジのタイミングで、入力される信号Ｓ５７−ｎの信号電圧を検出し、検出結果の出力信号Ｓ６５−ｎを発生し、比較論理回路５９の入力端子ａ−ｎに出力する。以下、記述の簡略化のために、Ａ／Ｄ変換器５７からの信号Ｓ５７−１，Ｓ５７−２，…，Ｓ５７−Ｎを、Ａ／Ｄ変換器５７からの出力信号Ｓ５７と総称する。また、比較論理回路５９の入力端子ａ１，ａ２，…，ａＮ及び入力端子ｂ１，ｂ２，…，ｂＮを、それぞれ入力端子ａ及びｂと総称する。さらに、Ｄフリップフロップ６５−１，６５−２，…，６５−ＮをＤフリップフロップ６５と総称し、Ｄフリップフロップ６５−１，６５−２，…，６５−Ｎからの出力信号Ｓ６５−１，Ｓ６５−２，…６５−Ｎを、Ｄフリップフロップ６５からの出力信号Ｓ６５と総称する。
【００７２】
比較論理回路５９は、クロック信号ＣＬ１の立ち上がりエッジのタイミングで、入力される信号Ｓ５７の信号電圧と信号Ｓ６５の信号電圧とを比較する。そして、信号Ｓ５７の信号電圧が信号Ｓ６５の信号電圧より小さいときにはハイレベルのカウントアップ信号Ｓｕ及びローレベルのカウントダウン信号Ｓｄを発生し、信号Ｓ５７の信号電圧が信号Ｓ６５の信号電圧より大きいときにはローレベルのカウントアップ信号Ｓｕ及びハイレベルのカウントダウン信号Ｓｄを発生し、信号Ｓ５７の信号電圧と信号Ｓ６５の信号電圧とが等しいときにはローレベルのカウントアップ信号Ｓｕ及びローレベルのカウントダウン信号Ｓｄを発生し、カウンタ回路２６Ａに出力する。
【００７３】
カウンタ回路２６Ａは、クロック信号ＣＬ１の立ち上がりエッジの各タイミングで、カウントアップ信号Ｓｕ及びカウントダウン信号Ｓｄの各信号レベルを検出し、ハイレベルのカウントアップ信号Ｓｕに応答して所定のビット数のカウント値ＣＮを１だけインクリメントする一方、ハイレベルのカウントダウン信号Ｓｄに応答して所定のビット数のカウント値ＣＮを１だけデクリメントする。また、カウントアップ信号Ｓｕ及びカウントダウン信号Ｓｄがそれぞれローレベルの時には、カウント値ＣＮをインクリメント及びデクリメントしない。カウント値ＣＮは、Ｄ／Ａ変換器２７に出力される。
【００７４】
図１２は、図１１の比較回路２５Ｃを備えた２値化回路２０Ａの動作を示すタイミングチャートである。図１２において、各タイミングｔ６２，ｔ６６，ｔ７０，ｔ７４は、クロック信号ＣＬ１の立ち上がりエッジのタイミングである。また、各タイミングｔ６１，ｔ６５，ｔ６９，ｔ７３はクロック信号ＣＬ２の立ち下がりエッジのタイミングであり、各タイミングｔ６３，ｔ６７，ｔ７１，ｔ７５はクロック信号ＣＬ２の立ち上がりエッジのタイミングである。さらに、各タイミングｔ６０，ｔ６４，ｔ６８，ｔ７２，ｔ７６は、クロック信号ＣＬ３立ち上がりエッジのタイミングである。
【００７５】
図１２において、タイミングｔ６０において、ハイレベルのクロック信号ＣＬ２に応答してスイッチ６４は接点ａに切り換えられており、スライス電圧Ｖｓｌは、スイッチ６４の接点ａを介してＡ／Ｄ変換器５７に出力され、デジタルスライス電圧信号Ｓ５７に変換された後に、Ｄフリップフロップ６５に出力されている。Ｄフリップフロップ６５は、クロック信号ＣＬ３立ち上がりエッジのタイミングｔ６０で、デジタルスライス電圧信号Ｓ５７の信号電圧を検出して、検出結果の出力信号Ｓ６５を発生して比較論理回路５９の入力端子ａに出力する。ここで、タイミングｔ６０において、平均値信号Ｖａｖの信号電圧はＶｓｌ＋３ΔＶａｄである。
【００７６】
次に、タイミングｔ６１において、ローレベルのクロック信号ＣＬ２に応答して、スイッチ６４は接点ｂに切り換えられる。これにより、平均値信号Ｖａｖはスイッチ６４の接点ｂを介してＡ／Ｄ変換器５７に出力され、デジタルスライス電圧信号Ｓ５７に変換された後に、比較論理回路５９の入力端子ｂに出力される。
【００７７】
次に、タイミングｔ６２において、比較論理回路５９は、入力端子ｂを介して入力されるデジタルスライス電圧信号Ｓ５７及び入力端子ａを介して入力される信号Ｓ６５の各信号電圧を比較する。すなわち、タイミングｔ６２における、デジタル化された平均値信号Ｖａｖの信号電圧と、タイミングｔ６０における、デジタル化されたスライス電圧Ｖｓｌとが比較される。図１２に示すように、タイミングｔ６２における、デジタル化された平均値信号Ｖａｖの信号電圧は、タイミングｔ６０における、デジタル化されたスライス電圧Ｖｓｌより大きいので、ローレベルのカウントアップ信号Ｓｕ及びハイレベルのカウントダウン信号Ｓｄが発生されて、カウンタ回路２６Ａに出力される。これに応答して、カウンタ回路２６Ａは、カウント値ＣＮを１だけデクリメントする。従って、タイミングｔ６２において、オフセット信号Ｖｃｎの信号電圧は変化量ΔＶｃｎ（＝ΔＶａｄ）だけ減少する。その結果、平均値信号Ｖａｖの信号電圧も変化量ΔＶｃｎだけ減少し、Ｖｓｌ＋２ΔＶａｄになる。
【００７８】
次に、タイミングｔ６３において、ハイレベルのクロック信号ＣＬ２に応答して、スイッチ６４は接点ａに切り換えられ、スライス電圧Ｖｓｌは、スイッチ６４の接点ａを介してＡ／Ｄ変換器５７に出力され、デジタルスライス電圧信号Ｓ５７に変換された後に、Ｄフリップフロップ６５に出力される。
【００７９】
さらに、タイミングｔ６４において、タイミングｔ６０と同様に、Ｄフリップフロップ６５は、入力されるデジタルスライス電圧信号Ｓ５７の信号電圧を検出して、検出結果の出力信号Ｓ６５を発生して比較論理回路５９の入力端子ａに出力する。
【００８０】
そして、タイミングｔ６５において、タイミングｔ６１と同様に、ローレベルのクロック信号ＣＬ２に応答して、スイッチ６４は接点ｂに切り換えられる。これにより、平均値信号Ｖａｖはスイッチ６４の接点ｂを介してＡ／Ｄ変換器５７に出力され、デジタル信号Ｓ５７に変換された後に、比較論理回路５９の入力端子ｂに出力される。
【００８１】
タイミングｔ６６において、タイミングｔ６２と同様に、比較論理回路５９は、入力端子ｂを介して入力されるデジタル信号Ｓ５７及び入力端子ａを介して入力される信号Ｓ６５の各信号電圧を比較する。すなわち、タイミングｔ６６における、デジタル化された平均値信号Ｖａｖの信号電圧と、タイミングｔ６４における、デジタル化されたスライス電圧Ｖｓｌとが比較される。図１２に示すように、タイミングｔ６６における、デジタル化された平均値信号Ｖａｖの信号電圧は、タイミングｔ６４における、デジタル化されたスライス電圧Ｖｓｌより大きいので、ローレベルのカウントアップ信号Ｓｕ及びハイレベルのカウントダウン信号Ｓｄが発生されて、カウンタ回路２６Ａに出力される。これに応答して、カウンタ回路２６Ａは、カウント値ＣＮを１だけデクリメントする。従って、タイミングｔ６６において、オフセット信号Ｖｃｎの信号電圧は変化量ΔＶｃｎ（＝ΔＶａｄ）だけ減少する。その結果、平均値信号Ｖａｖの信号電圧も変化量ΔＶｃｎだけ減少し、Ｖｓｌ＋ΔＶａｄになる。
【００８２】
以下同様に、タイミングｔ７０において、タイミングｔ７０における、デジタル化された平均値信号Ｖａｖの信号電圧と、タイミングｔ６８における、デジタル化されたスライス電圧Ｖｓｌとが比較される。図１２に示すように、タイミングｔ７０における、デジタル化された平均値信号Ｖａｖの信号電圧は、タイミングｔ６８における、デジタル化されたスライス電圧Ｖｓｌより大きいので、ローレベルのカウントアップ信号Ｓｕ及びハイレベルのカウントダウン信号Ｓｄが発生されて、カウンタ回路２６Ａに出力される。これに応答して、カウンタ回路２６Ａは、カウント値ＣＮを１だけデクリメントする。従って、タイミングｔ７０において、オフセット信号Ｖｃｎの信号電圧は変化量ΔＶｃｎ（＝ΔＶａｄ）だけ減少する。その結果、平均値信号Ｖａｖの信号電圧も変化量ΔＶｃｎだけ減少し、スライス電圧Ｖｓｌと等しくなる。
【００８３】
さらに、タイミングｔ７４において、タイミングｔ７４における、デジタル化された平均値信号Ｖａｖの信号電圧と、タイミングｔ７２における、デジタル化されたスライス電圧Ｖｓｌとが比較される。図１２に示すように、タイミングｔ７４における、デジタル化された平均値信号Ｖａｖの信号電圧は、タイミングｔ７２における、デジタル化されたスライス電圧Ｖｓｌと等しいので、ローレベルのカウントアップ信号Ｓｕ及びローレベルのカウントダウン信号Ｓｄが発生されて、カウンタ回路２６Ａに出力される。これに応答して、カウンタ回路２６Ａは、カウント値ＣＮをインクリメント及びデクリメントしない。従って、タイミングｔ７４において、オフセット信号Ｖｃｎの信号電圧は変化せず。その結果、平均値信号Ｖａｖの信号電圧もスライス電圧Ｖｓｌのまま変化しない。
【００８４】
本実施の形態によれば、スライス電圧発生器２２からのスライス電圧ＶｓｌをＡ／Ｄ変換器５７を用いてＡ／Ｄ変換したデジタルスライス電圧信号Ｓ５７の信号電圧と、平均値演算回路２４からの平均値信号ＶａｖをＡ／Ｄ変換器５７を用いてＡ／Ｄ変換したデデジタル平均値信号Ｓ５８の信号電圧とを比較して、デジタルスライス電圧信号Ｓ５７及びデジタル平均値信号Ｓ５８の各信号電圧が互いに等しいときにはローレベルのカウントアップ信号Ｓｕ及びローレベルのカウントダウン信号Ｓｄを発生してカウンタ回路２６Ａに出力する。従って、スライス電圧Ｖｓｌと平均値信号Ｖａｖの信号電圧の差の大きさが、Ａ／Ｄ変換器５７，５８からの各出力信号の１ビット当たりの信号電圧ΔＶａｄよりも小さいときには、カウンタ回路２６Ａはカウント値ＣＮをインクリメント又はデクリメントせず、オフセット信号Ｖｃｎは変化しない。このため、スライス電圧Ｖｓｌの時間的な変動の周期がクロック信号ＣＬの周期Δｔに比較して十分に長いときには、本実施の形態に係る比較回路２５Ｂを備えた２値化回路は、実施の形態１及び実施の形態２に比較して、安定して動作する。
【００８５】
さらに、スライス電圧Ｖｓｌ及び平均値信号Ｖａｖを、１つのＡ／Ｄ変換器５７をもちいて、交互にデジタル信号に変換するので、実施の形態３に係る比較回路２５Ｂに比較して、Ａ／Ｄ変換器の数を１だけ少なくできるので、２値化回路２０Ａ及び回転検出装置１０Ａの各回路規模を小さくできる。
【００８６】
実施の形態５．
図１３は、本発明の実施の形態５に係る回転検出装置１０Ｂの構成を示すブロック図である。また、図１４は、図１３の２値化回路２０Ｂの動作を示すタイミングチャートである。
【００８７】
ここで、回転検出装置１０Ｂは、歯車１の回転を検出して検出信号Ｖｄｅを発生する回転検出回路３０と、検出信号Ｖｄｅの平均値を示す平均値信号Ｖａｖを発生する平均値信号発生回路２と、入力されるスライス電圧ＶｓｌＡを平均値信号Ｖａｖの信号電圧と比較し、当該スライス電圧ＶｓｌＡが平均値信号Ｖａｖの信号電圧より大きいときには当該スライス電圧ＶｓｌＡを減少させて出力する一方、当該スライス電圧ＶｓｌＡが平均値信号Ｖａｖの信号電圧より小さいときには当該スライス電圧ＶｓｌＡを増加させて出力するスライス電圧発生回路４と、検出信号Ｖｄｅをスライス電圧発生回路４からのスライス電圧ＶｓｌＡと比較することにより、検出信号Ｖｄｅを２値化して出力するコンパレータ２８とを備えたことを特徴としている。
【００８８】
また、スライス電圧発生回路４は、スライス電圧ＶｓｌＡを平均値信号Ｖａｖの信号電圧と比較し、比較結果を示す比較結果信号Ｓ５１Ａを発生するコンパレータ５１Ａと、比較結果信号Ｓ５１Ａに基づいて、スライス電圧ＶｓｌＡが平均値信号Ｖａｖの信号電圧より大きいときにはカウント値ＣＮを１だけデクリメントする一方、スライス電圧ＶｓｌＡが平均値信号Ｖａｖの信号電圧より小さいときにはカウント値ＣＮを１だけインクリメントして、カウント値ＣＮを出力するカウンタ回路２６と、カウント値ＣＮをスライス電圧ＶｓｌＡにデジタル／アナログ変換して、コンパレータ２８，５１Ａに出力するデジタル／アナログ変換器２７とを備えたことを特徴としている。
【００８９】
図１３において、回転検出装置１０Ｂは、図１の歯車１の回転を検出して検出信号Ｖｄｅを発生して出力する回転検出回路３０と、検出信号Ｖｄｅを２値化して２値化信号Ｖｂｉとして出力する２値化回路２０Ｂとを備えて構成される。回転検出回路３０は、実施の形態１と同様に正弦波信号成分を含む検出信号Ｖｄを発生して、２値化回路２０Ｂに出力する。
【００９０】
図１３において、２値化回路２０Ｂは、平均値信号発生回路２と、スライス電圧発生回路４と、コンパレータ２８と、クロック信号発生器９０とを備えて構成される。ここで、平均値信号発生回路２は、ピークホールド回路２２と、ボトムホールド回路２３と、平均値演算回路２４とを備える。また、スライス電圧発生回路４は、コンパレータ５１Ａと、カウンタ回路２６と、Ｄ／Ａ変換器２７とを備える。
【００９１】
図１３において、クロック信号発生器９０は、所定の周期Δｔで周期的に繰り返すパルス形状を有するクロック信号ＣＬを発生して、ピークホールド回路２２、ボトムホールド回路２３及びカウンタ回路２６に出力する。
【００９２】
また、図１３において、回転検出回路３０からの検出信号Ｖｄｅは、コンパレータ２８の反転入力端子と、ピークホールド回路２２と、ボトムホールド回路２３とに出力される。ピークホールド回路２２は、クロック信号ＣＬの各立ち上がりエッジのタイミングでリセットされ、検出信号Ｖｄｅの最大値を検出して、検出結果の最大値信号Ｖｐを平均値演算回路２４に出力する。一方、ボトムホールド回路２３は、クロック信号ＣＬの各立ち上がりエッジのタイミングでリセットされ、検出信号Ｖｄｅの最小値を検出して、検出結果の最小値信号Ｖｂを平均値演算回路２４に出力する。平均値演算回路２４は、最大値信号Ｖｐと最小値信号Ｖｂの平均値を算出することにより平均値信号Ｖａｖを発生して、コンパレータ５１Ａの非反転入力端子に出力する。
【００９３】
さらに、図１３において、Ｄ／Ａ変換器２７からの出力信号は、スライス電圧ＶｓｌＡとして、コンパレータ２８の非反転入力端子及びコンパレータ５１Ａの反転入力端子に出力される。コンパレータ５１Ａは、平均値信号Ｖａｖの信号電圧とスライス電圧ＶｓｌＡとを比較し、平均値信号Ｖａｖの信号電圧がスライス電圧ＶｓｌＡよりも大きいときにはハイレベルの比較結果信号Ｓ５１Ａを発生してカウンタ回路２６に出力する一方、平均値信号Ｖａｖの信号電圧がスライス電圧ＶｓｌＡよりも小さいときにはローレベルの比較結果信号Ｓ５１Ａを発生してカウンタ回路２６に出力する。
【００９４】
カウンタ回路２６は、クロック信号ＣＬの各立ち上がりエッジのタイミングでコンパレータ５１Ａの比較結果信号Ｓ５１Ａの信号レベルを検出し、ハイレベルの比較結果信号Ｓ５１Ａに応答して所定のビット数のカウント値ＣＮを１だけインクリメントする一方、ローレベルの比較結果信号Ｓ５１Ａに応答してカウント値ＣＮを１だけデクリメントし、カウント値ＣＮをＤ／Ａ変換器２７に出力する。Ｄ／Ａ変換器２７は、入力されるカウント値ＣＮを、所定の出力電圧範囲を有するアナログ出力信号ＶｓｌＡにＤ／Ａ変換する。ここで、カウント値ＣＮが１ビットだけ変化したときのアナログ出力信号ＶｓｌＡの変化量ΔＶｄａは、Ｄ／Ａ変換器２７の出力電圧範囲をカウント値ＣＮのビット数で除した電圧値を有する。
【００９５】
コンパレータ２８は、検出信号Ｖｄｅの信号電圧とスライス電圧ＶｓｌＡとを比較し、検出信号Ｖｄｅの信号電圧がスライス電圧ＶｓｌＡよりも大きいときにはローレベルの２値化信号Ｖｂｉを発生して出力する一方、検出信号Ｖｄｅの信号電圧がスライス電圧ＶｓｌＡよりも小さいときにはハイレベルの２値化信号Ｖｂｉを発生して出力する。
【００９６】
次に、図１４を参照して、以上のように構成された２値化回路２０Ｂの動作を説明する。図１４において、クロック信号ＣＬの立ち上がりエッジのタイミングｔ８０で、ピークホールド回路２２及びボトムホールド回路２３はそれぞれリセットされる。そして、ピークホールド回路２２は、検出信号Ｖｄｅの最大値の検出を開始して、最大値信号Ｖｐを発生して平均値演算回路２４に出力する。また、ボトムホールド回路２３は、検出信号Ｖｄｅの最小値の検出を開始し、最小値信号Ｖｂを発生して平均値演算回路２４に出力する。タイミングｔ８２から、クロック信号のＣＬの次の立ち上がりエッジのタイミングｔ８６までの期間において、スライス電圧ＶｓｌＡは平均値信号Ｖａｖの信号電圧よりも小さいので、コンパレータ５１Ａはハイレベルの比較結果信号Ｓ５１Ａを発生してカウンタ回路２６に出力する。また、２値化信号Ｖｂｉのハイレベルの各期間ｔ８０−ｔ８１，ｔ８２−ｔ８３，ｔ８４−ｔ８５の各長さは、ローレベルの各期間ｔ８１−ｔ８２，ｔ８３−ｔ８４，ｔ８５−ｔ８６の各長さよりも短い。すなわち、タイミングｔ８０からタイミングｔ８６までの期間において、デューティ比が５０％より小さい２値化信号Ｖｂｉが発生される。
【００９７】
次に、タイミングｔ８６において、カウンタ回路２６は、ハイレベルの比較結果信号Ｓ５１Ａに応答して、カウント値ＣＮを１だけインクリメントして、当該カウント値ＣＮをＤ／Ａ変換器２７に出力する。これに応答して、Ｄ／Ａ変換器２７の出力信号ＶｓｌＡの信号電圧は、変化量ΔＶｄａだけ減少する。その結果、図１４に示すように、タイミングｔ８８からクロック信号のＣＬの次の立ち上がりエッジのタイミングｔ９２までの期間において、スライス電圧ＶｓｌＡは平均値信号Ｖａｖの信号電圧と等しくなり、２値化信号Ｖｂｉのハイレベルの各期間ｔ８６−ｔ８７，ｔ８８−ｔ８９，ｔ９０−ｔ９１の各長さは、ローレベルの各期間ｔ８７−ｔ８８，ｔ８９−ｔ９０，ｔ９１−ｔ９２の各長さと等しくなる。すなわち、タイミングｔ８６からタイミングｔ９２までの期間において、デューティ比が５０％である２値化信号Ｖｂｉが発生される。さらに、タイミングｔ８６において、ピークホールド回路２２及びボトムホールド回路２３はそれぞれリセットされ、検出信号Ｖｄｅの最大値及び最小値の検出をそれぞれ開始する。
【００９８】
本実施の形態に係る２値化回路２０Ｂ及び回転検出装置１０Ｂによれば、クロック信号ＣＬの周期Δｔ毎に、回転検出回路３０からの検出信号Ｖｄｅの時間期間Δｔにおける平均値を算出して平均値信号Ｖａｖを発生し、平均値信号Ｖａｖの信号電圧とスライス電圧ＶｓｌＡとを比較し、当該比較結果に基づいて、当該平均値信号Ｖａｖの信号電圧に等しくなるようにスライス電圧ＶｓｌＡを変化させる。従って、デジタルデータを含まない検出信号Ｖｄｅを、従来技術に比較して正確に２値化して２値化信号Ｖｂｉを発生できる。また、環境温度の変化などによって検出信号Ｖｄｅの電圧レベルが変動しても、デューティ比が５０％である２値化信号Ｖｂｉを、従来技術に比較して確実に発生できる。また、スライス電圧ＶｓｌＡは、平均値信号Ｖａｖとスライス電圧ＶｓｌＡとの差の大きさに関わらず、時間期間Δｔ毎に所定の変化量ΔＶｄａだけしか変化しない。従って、検出信号Ｖｄｅにスパイクノイズのような比較的短周期で大振幅のノイズが重畳しても、スライス電圧ＶｓｌＡは当該スパイクノイズの振幅よりも小さい変化量ΔＶｄａしか変動せず、従来技術に比較して確実に２値化信号Ｖｂｉを発生できる。また、平均値信号Ｖａｖの信号電圧とスライス電圧ＶｓｌＡとの比較結果に基づいてスライス電圧ＶｓｌＡの信号電圧を変化させるので、検出信号Ｖｄｅの信号レベル及び周波数が変化しても、従来技術に比較して確実に２値化信号Ｖｂｉを発生できる。
【００９９】
なお、ピークホールド回路２２，ボトムホールド回路２３及びカウンタ回路２６に入力されるクロック信号ＣＬの周期Δｔは、検出信号Ｖｄｅの周期に比較して十分長い周期に設定される。好ましくは、クロック信号ＣＬの周期Δｔは検出信号Ｖｄｅの周期の３倍に設定される。
【０１００】
本実施の形態において、コンパレータ５１Ａ及びカウンタ回路２６に代えて、実施の形態２の比較回路２５Ａ（図６）及びカウンタ回路２６Ａを用いてもよい。このとき、平均値信号Ｖａｖは比較回路２５Ａのコンパレータ５１の非反転入力端子に出力され、スライス電圧ＶｓｌＡはコンパレータ５１の反転入力端子に出力される。
【０１０１】
また、本実施の形態において、コンパレータ５１Ａ及びカウンタ回路２６に代えて、実施の形態３の比較回路２５Ｂ（図９）及びカウンタ回路２６Ａを用いてもよい。このとき、平均値信号Ｖａｖは比較回路２５ＡのＡ／Ｄ変換器５７に出力され、スライス電圧ＶｓｌＡは比較回路２５ＡのＡ／Ｄ変換器５８に出力される。
【０１０２】
さらに、本実施の形態において、コンパレータ５１Ａ及びカウンタ回路２６に代えて、実施の形態４の比較回路２５Ｃ（図１１）及びカウンタ回路２６Ａを用いてもよい。このとき、平均値信号Ｖａｖはスイッチ６４の接点ａに出力され、スライス電圧ＶｓｌＡはスイッチ６４の接点ｂに出力される。
【０１０３】
実施の形態６．
図１５は、本発明の実施の形態６に係る回転検出装置１０Ｃの磁気抵抗効果素子ユニット３９Ａ及び磁石４０と歯車１とを示す斜視図であり、図１６は、本発明の実施の形態６に係る回転検出装置１０Ｃの構成を示すブロック図である。また、図１７は、図１５の歯車１が一定の回転速度で回転しているときの図１６の２値化回路２０Ｃの動作を示すタイミングチャートであり、図１８は、図１５の歯車１の回転数が減少しているときの図１６の２値化回路２０Ｃの動作を示すタイミングチャートである。さらに、図１９は、図１６のレベル比較回路１０５におけるカウント値Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の比較結果とカウントアップ信号ＳｕＡ，カウントダウン信号ＳｄＡ，歯車１の状態，２値化信号Ｖｂｉ及びスライス電圧ＶｓｌＢとの関係を示す表である。
【０１０４】
ここで、詳細後述するように、回転検出装置１０Ｃは、歯車１の回転を検出して検出信号ＶｄｅＡを発生する回転検出回路３０Ａからの検出信号ＶｄｅＡとスライス電圧ＶｓｌＢとを比較することにより、検出信号ＶｄｅＡを２値化してハイレベルである第１のレベル又はローレベルである第２のレベルを有する２値化信号Ｖｂｉとして出力するコンパレータ１０１と、第１のレベルを有する２値化信号Ｖｂｉの第１の期間の第１の期間長と、第１の期間に連続しかつ第２のレベルを有する２値化信号Ｖｂｉの第２の期間の第２の期間長と、第２の期間に連続しかつ第１のレベルを有する２値化信号Ｖｂｉの第３の期間の第３の期間長とを検出するハイレベル期間長及びローレベル期間長検出回路１６０と、検出された第１乃至第３の期間長を互いに比較し、（ａ）検出された第１の期間長が検出された第２の期間長より長くかつ検出された第２の期間長が検出された第３の期間長より長いとき、もしくは（ｂ）検出された第１の期間長が検出された第２の期間長より短くかつ検出された第２の期間長が検出された第３の期間長より短いときには、スライス電圧ＶｓｌＢの信号電圧を変化させないようにスライス電圧ＶｓｌＢを発生してコンパレータ１０１に出力し、（ｃ）検出された第１の期間長が検出された第２の期間長より長くかつ検出された第２の期間長が検出された第３の期間長より短いときには、スライス電圧ＶｓｌＢの信号電圧を増加させるようにスライス電圧ＶｓｌＢを発生してコンパレータ１０１に出力し、（ｄ）検出された第１の期間長が上記検出された第２の期間長より短くかつ検出された第２の期間長が検出された第３の期間長より長いときには、スライス電圧ＶｓｌＢの信号電圧を減少させるようにスライス電圧ＶｓｌＢを発生してコンパレータ１０１に出力するスライス電圧発生回路４Ａとを備えたことを特徴としている。
【０１０５】
図１５において、磁性材料にてなる歯車１は、自動車のエンジンのクランクシャフト軸などに設けられ、回転軸１Ａに対して回転方向１Ｒに回転している。歯車１の回転軸１Ａの方向に着磁された磁石４０は、歯車１に対向しかつ歯車１との間に所定の間隔を有するように配置され、バイアス磁界を発生して磁気抵抗効果素子ユニット３９Ａに印加する。磁気抵抗効果素子ユニット３９Ａは、歯車１と対向しかつ磁石４０及び歯車１との間に所定の間隔をそれぞれ有するように配置される。磁気抵抗効果素子ユニット３９Ａの表面には、歯車１の回転方向１Ｒに沿って所定の間隔を有するように磁気抵抗効果素子３０１及び３０２並びに磁気抵抗効果素子３０３，３０４が配置される。
【０１０６】
図１６において、回転検出装置１０Ｃは、図１の歯車１の回転を検出してセンサ信号ＶｄｅＡを発生して出力する回転検出回路３０Ａと、センサ信号ＶｄｅＡを２値化して２値化信号Ｖｂｉを出力する２値化回路２０Ｃとを備えて構成される。
【０１０７】
図１６において、回転検出回路３０Ａは、磁気抵抗効果素子ユニット３９Ａと差動バッファ回路３０５とを備えて構成される。ここで、磁気抵抗効果素子ユニット３９Ａは、磁気抵抗効果素子３０１，３０２，３０３，３０４を備えたブリッジ回路を備える。磁気抵抗効果素子３０１及び３０２は、接続点３０５を介して直列接続され、接続点３０５は差動バッファ回路３０５の第１の入力端子に接続される。また、磁気抵抗効果素子３０３及び３０４は、接続点３０６を介して直列接続され、接続点３０６は差動バッファ回路３０５の第２の入力端子に接続される。さらに、差動バッファ回路３０５からの出力信号は、センサ信号ＶｄｅＡとして、２値化回路２０Ｃのコンパレータ１０１の非反転入力端子に出力される。
【０１０８】
図１６において、歯車１が回転すると、歯車１の歯の部分と谷の部分が交互に磁気抵抗効果素子ユニット３９Ａに対向するので、当該磁気抵抗効果素子ユニット３９Ａに印加されるバイアス磁界が変化し、これに応答して、磁気抵抗効果素子３０１，３０２，３０３，３０４の各抵抗値が変化する。磁気抵抗効果素子３０１，３０２，３０３，３０４の各抵抗値の変化に応答して、回転検出回路３０Ａは、歯車１の回転数と歯車１の山又は谷の数とを乗じた値の周波数を有する正弦波信号成分を含むセンサ信号ＶｄｅＡを発生して、２値化回路２０Ｃに出力する。
【０１０９】
図１６において、２値化回路２０Ｃは、コンパレータ１０１と、ハイレベル期間長及びローレベル期間長検出回路１６０と、スライス電圧発生回路４Ａとを備えて構成される。ここで、ハイレベル期間長及びローレベル期間長検出回路１６０は、エッジ検出回路１０２と、カウンタ回路１０３と、クロック信号発生器９０と、記憶回路１４０とを備えて構成される。また、エッジ検出回路１０２は、立ち上がりエッジ検出回路１１１と、立ち下がりエッジ検出回路１１２と、オアゲート１１３とを備え、記憶回路１０４は記憶回路１０４ａと記憶回路１０４ｂとを備える。また、スライス電圧発生回路４Ａは、レベル比較回路１０５と、アップダウンカウンタ回路１０６と、Ｄ／Ａ変換器１０７とを備える。
【０１１０】
図１６において、歯車１の回転に伴って、コンパレータ１０１の非反転入力端子に正弦波状のセンサ信号ＶｄｅＡが入力され、コンパレータ１０１は、センサ信号ＶｄｅＡの電圧がスライス電圧ＶｓｌＢよりも大きいときにはハイレベルの２値化信号Ｖｂｉを発生する一方、センサ信号ＶｄｅＡの電圧がスライス電圧ＶｓｌＢよりも小さいときにはローレベルの２値化信号Ｖｂｉを発生する。２値化信号Ｖｂｉは、２値化回路２０Ｃの外部に出力されるとともに、立ち上がりエッジ検出回路１１１及び立ち下がりエッジ検出回路１１２に出力される。ここで、出力される２値化信号Ｖｂｉの繰り返し周波数は、入力されるセンサ信号ＶｄｅＡの繰り返し周波数と同じである。立ち上がりエッジ検出回路１１１は、入力される２値化信号Ｖｂｉの各立ち上がりエッジのタイミングで立ち上がるパルス信号Ｓ１１１を発生してオアゲート１１３の第１の入力端子に出力し、立ち下がりエッジ検出回路１１２は、入力される２値化信号Ｖｂｉの各立ち下がりエッジのタイミングで立ち上がるパルス信号Ｓ１１２を発生してオアゲート１１３の第２の入力端子及びレベル比較回路１０５に出力する。オアゲート１１３は、立ち下がりエッジ検出回路１１１及び立ち下がりエッジ検出回路１１２からの各パルス信号Ｓ１１１及びＳ１１２に基づいて、２値化信号Ｖｂｉの立ち下がりエッジ及び立ち上がりエッジの各タイミングで立ち上がるリセットパルス信号Ｓ１１３を発生して、カウンタ回路１０３、記憶回路１０４ａ及び記憶回路１０４ｂに出力する。
【０１１１】
カウンタ回路１０３は、クロック信号発生器９０からのクロック信号ＣＬのクロックパルスをカウントし、当該カウント結果のカウント値をオアゲート１１３からのリセットパルス信号Ｓ１１３の各立ち上がりエッジのタイミングでリセットするとともにリセット時のカウント値をカウント値Ｃ１として記憶回路１０４ａ及びレベル比較回路１０５に出力する。これにより、オアゲート１１３は、リセットパルス信号Ｓ１１３の各立ち上がりエッジのタイミングで、２値化信号Ｖｂｉのハイレベルの期間の長さに対応するカウント値Ｃ１とローレベルの期間の長さに対応するカウント値Ｃ１とを交互に出力する。また、記憶回路１０４ａは、カウンタ回路１０３からのカウント値Ｃ１を格納するとともに、リセットパルス信号Ｓ１１３の各立ち上がりエッジのタイミングで、格納されたカウント値Ｃ１をカウント値Ｃ２として記憶回路１０４ｂ及びレベル比較回路１０５に出力する。さらに、記憶回路１０４ａは、記憶回路１０４ａからのカウント値Ｃ２を格納するとともに、リセットパルス信号Ｓ１１３の各立ち上がりエッジのタイミングで、格納されたカウント値Ｃ２をカウント値Ｃ３としてレベル比較回路１０５に出力する。
【０１１２】
レベル比較回路１０５は、図１９を参照して詳細後述するように、入力されるカウント値Ｃ１，Ｃ２及びＣ３に基づいて、カウントアップ信号ＳｕＡ及びカウントダウン信号ＳｄＡを発生する。さらに、レベル比較回路１０５は、立ち下がりエッジ検出回路１１２からのパルス信号Ｓ１１２に基づいて、パルス信号Ｓ１１２の２つのパルス毎に立ち上がるパルス信号を発生し、当該発生されたパルス信号の各立ち上がりエッジのタイミングでカウントアップ信号ＳｕＡ及びカウントダウン信号ＳｄＡをアップダウンカウンタ回路１０６に出力する。アップダウンカウンタ回路１０６は、ハイレベルのカウントアップ信号ＳｕＡに応答して所定のビット数のカウント値Ｃ１０６を１だけインクリメントする一方、ハイレベルのカウントダウン信号ＳｄＡに応答してカウント値Ｃ１０６を１だけデクリメントする。また、カウントアップ信号ＳｕＡ及びカウントダウン信号ＳｄＡがそれぞれローレベルの時には、カウント値Ｃ１０６をインクリメント及びデクリメントしない。カウント値Ｃ１０６はＤ／Ａ変換器１０７に出力され、Ｄ／Ａ変換器１０７は、入力されるカウント値Ｃ１０６を、所定の出力電圧範囲を有するアナログ信号にＤ／Ａ変換して、スライス電圧ＶｓｌＢとしてコンパレータ１０１の反転入力端子に出力する。ここで、カウント値Ｃ１０６が１だけ変化したときのスライス電圧ＶｓｌＢの変化量ΔＶｓｌＢは、Ｄ／Ａ変換器１０７の出力電圧範囲をカウント値Ｃ１０６のビット数で除した電圧値を有する。
【０１１３】
図１９において、歯車１の回転速度の変化に応じて、以下のようにスライス電圧ＶｓｌＢが発生される。
（１）歯車１が減速中であるとき（以下、第１のケースという。）。
このとき、カウント値Ｃ１はカウント値Ｃ２よりも大きく、かつ、カウント値Ｃ２がカウント値Ｃ３よりも大きくなる。これに応答して、レベル比較回路１０５は、ローレベルのカウントアップ信号ＳｕＡ及びローレベルのカウントダウン信号ＳｄＡを発生して、アップダウンカウンタ回路１０６に出力する。これに応答して、アップダウンカウンタ回路１０６はカウント値Ｃ１０６をインクリメントもデクリメントもせずにＤ／Ａ変換器１０７に出力し、Ｄ／Ａ変換器１０７は、スライス電圧ＶｓｌＢのレベルを固定して変化させずにコンパレータ１０１の反転入力端子に出力する。
【０１１４】
（２）歯車１が一定の回転速度で回転中であり、２値化信号Ｖｂｉのローレベルの期間の長さがハイレベルの期間の長さよりも短いとき（以下、第２のケースという。）。
このとき、カウント値Ｃ１はカウント値Ｃ２よりも大きく、かつ、カウント値Ｃ２がカウント値Ｃ３よりも小さくなる。これに応答して、レベル比較回路１０５は、ハイレベルのカウントアップ信号ＳｕＡ及びローレベルのカウントダウン信号ＳｄＡを発生して、アップダウンカウンタ回路１０６に出力する。これに応答して、アップダウンカウンタ回路１０６はカウント値Ｃ１０６を１だけインクリメントしてＤ／Ａ変換器１０７に出力し、Ｄ／Ａ変換器１０７は、スライス電圧ＶｓｌＢのレベルを変化量ΔＶｓｌＢだけ上げてコンパレータ１０１の反転入力端子に出力する。
【０１１５】
（３）歯車１が一定の回転速度で回転中であり、２値化信号Ｖｂｉのローレベルの期間の長さがハイレベルの期間の長さよりも長いとき（以下、第３のケースという。）。
このとき、カウント値Ｃ１はカウント値Ｃ２よりも小さく、かつ、カウント値Ｃ２がカウント値Ｃ３よりも大きくなる。これに応答して、レベル比較回路１０５は、ローレベルのカウントアップ信号ＳｕＡ及びハイレベルのカウントダウン信号ＳｄＡを発生して、アップダウンカウンタ回路１０６に出力する。これに応答して、アップダウンカウンタ回路１０６はカウント値Ｃ１０６を１だけデクリメントしてＤ／Ａ変換器１０７に出力し、Ｄ／Ａ変換器１０７は、スライス電圧ＶｓｌＢのレベルを変化量ΔＶｓｌＢだけ下げてコンパレータ１０１の反転入力端子に出力する。
【０１１６】
（４）歯車１が加速中であるとき（以下、第４のケースという。）。
このとき、カウント値Ｃ１はカウント値Ｃ２よりも小さく、かつ、カウント値Ｃ２がカウント値Ｃ３よりも小さくなる。これに応答して、レベル比較回路１０５は、ローレベルのカウントアップ信号ＳｕＡ及びローレベルのカウントダウン信号ＳｄＡを発生して、アップダウンカウンタ回路１０６に出力する。これに応答して、アップダウンカウンタ回路１０６はカウント値Ｃ１０６をインクリメントもデクリメントもせずにＤ／Ａ変換器１０７に出力し、Ｄ／Ａ変換器１０７は、スライス電圧ＶｓｌＢのレベルを固定して変化させずにコンパレータ１０１の反転入力端子に出力する。
【０１１７】
次に、図１７を参照して、歯車１が一定の回転速度で回転しているときの図１６の２値化回路２０Ｃの動作を説明する。図１７において、立ち上がりエッジ検出回路１１１は、２値化信号Ｖｂｉの各立ち上がりエッジのタイミングＴ１，Ｔ３，…，Ｔ１５，…において立ち上がるパルス信号Ｓ１１１を発生してオアゲート１１３の第１の入力端子に出力し、立ち下がりエッジ検出回路１１２は、２値化信号Ｖｂｉの各立ち下がりエッジのタイミングＴ０，Ｔ２，…，Ｔ１６，…において立ち上がるパルス信号Ｓ１１２を発生してオアゲート１１３の第２の入力端子及びレベル比較回路１０５に出力する。これに応答して、オアゲート１１３は、２値化信号Ｖｂｉの各立ち上がりエッジのタイミングＴ１，Ｔ３，…，Ｔ１５，…及び各立ち下がりエッジのタイミングＴ０，Ｔ２，…，Ｔ１６，…において立ち上がるリセットパルス信号Ｓ１１３を発生してカウンタ回路１０３及び記憶回路１０４ａ，１０４ｂに出力する。
【０１１８】
カウンタ回路１０３は、タイミングＴ１でカウント値をリセットし、タイミングＴ１からタイミングＴ２までの２値化信号Ｖｂｉのハイレベルの期間（図１７の第３の期間）に、クロック信号発生器９０からのクロック信号ＣＬのクロックパルスをカウントすることにより上記ハイレベルの期間の長さを検出し、タイミングＴ２において上記ハイレベルの期間の長さに対応するカウント値ｍ２を記憶回路１０４ａに格納するとともにレベル比較回路１０５に出力し、カウンタ回路１０３のカウント値をリセットする。また、記憶回路１０４ａは、タイミングＴ２において、タイミングＴ０からタイミングＴ１までの２値化信号Ｖｂｉのローレベルの期間の長さに対応するカウント値ｎ１を記憶回路１０４ｂに格納するとともにレベル比較回路１０５に出力する。さらに、記憶回路１０４ｂは、タイミングＴ２において、タイミングＴ０までの２値化信号Ｖｂｉのハイレベルの期間の長さに対応するカウント値ｍ１をレベル比較回路１０５に出力する。
【０１１９】
次に、カウンタ回路１０３は、タイミングＴ２からタイミングＴ３までの２値化信号Ｖｂｉのローレベルの期間（図１７の第２の期間）に、クロック信号ＣＬのクロックパルスをカウントすることにより上記ローレベルの期間の長さを検出し、タイミングＴ３において上記ローレベルの期間の長さに対応するカウント値ｎ２を記憶回路１０４ａに格納するとともにレベル比較回路１０５に出力し、カウンタ回路１０３のカウント値をリセットする。また、記憶回路１０４ａは、タイミングＴ３において、タイミングＴ１からタイミングＴ２までの２値化信号Ｖｂｉのハイレベルの期間の長さに対応するカウント値ｍ２を記憶回路１０４ｂに格納するとともにレベル比較回路１０５に出力する。さらに、記憶回路１０４ｂは、タイミングＴ３において、タイミングＴ０からタイミングＴ１までの２値化信号Ｖｂｉのハイレベルの期間の長さに対応するカウント値ｎ１をレベル比較回路１０５に出力する。
【０１２０】
以下同様に、タイミングＴ４において、タイミングＴ３からタイミングＴ４までの２値化信号Ｖｂｉのハイレベルの期間（図１７の第１の期間）の長さに対応するカウント値ｍ３を記憶回路１０４ａに格納するとともに、タイミングＴ２からタイミングＴ３までの２値化信号Ｖｂｉのローレベルの期間の長さに対応するカウント値ｎ２を記憶回路１０４ｂに格納する。
【０１２１】
レベル比較回路１０５では、カウント値Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３に基づいてカウントアップ信号ＳｕＡ及びカウントダウン信号ＳｄＡを発生し、２値化信号Ｖｂｉの２つの立ち下がりエッジのタイミングＴ０，Ｔ４，Ｔ８，Ｔ１２，…毎にアップダウンカウンタ回路１０６に出力する。例えば、タイミングＴ４においてカウント値Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３はそれぞれｍ３，ｎ２，ｍ２であり、ｍ３＞ｎ２かつｎ２＜ｍ２であるので（図１９の第２のケースである。）、スライス電圧ＶｓｌＢのレベルは変化量ΔＶｓｌＢだけ上がる。以下、同様に、各タイミングＴ４，Ｔ８，Ｔ１２において、スライス電圧ＶｓｌＢのレベルは変化量ΔＶｓｌＢだけ上がる。
【０１２２】
次に、図１８を参照して、歯車１の回転速度が減少しているときの図１６の２値化回路２０Ｃの動作を説明する。図１８において、立ち上がりエッジ検出回路１１１は、２値化信号Ｖｂｉの各立ち上がりエッジのタイミングＴ２１，Ｔ２３，Ｔ２５，Ｔ２７，…において立ち上がるパルス信号Ｓ１１１を発生してオアゲート１１３の第１の入力端子に出力し、立ち下がりエッジ検出回路１１２は、２値化信号Ｖｂｉの各立ち下がりエッジのタイミングＴ２０，Ｔ２２，Ｔ２４，Ｔ２６，Ｔ２８，…において立ち上がるパルス信号Ｓ１１２を発生してオアゲート１１３の第２の入力端子及びレベル比較回路１０５に出力する。これに応答して、オアゲート１１３は、２値化信号Ｖｂｉの各立ち上がりエッジのタイミングＴ２１，Ｔ２３，Ｔ２５，Ｔ２７，…及び各立ち下がりエッジのタイミングＴ２０，Ｔ２２，Ｔ２４，Ｔ２６，Ｔ２８，…において立ち上がるリセットパルス信号Ｓ１１３を発生してカウンタ回路１０３及び記憶回路１０４ａ，１０４ｂに出力する。
【０１２３】
カウンタ回路１０３は、タイミングＴ２１でカウント値をリセットし、タイミングＴ２１からタイミングＴ２２までの２値化信号Ｖｂｉのハイレベルの期間（図１８の第３の期間）に、クロック信号発生器９０からのクロック信号ＣＬのクロックパルスをカウントすることにより上記ハイレベルの期間の長さを検出し、タイミングＴ２２において上記ハイレベルの期間の長さに対応するカウント値ｍ２を記憶回路１０４ａに格納するとともにレベル比較回路１０５に出力し、カウンタ回路１０３のカウント値をリセットする。また、記憶回路１０４ａは、タイミングＴ２２において、タイミングＴ２０からタイミングＴ２１までの２値化信号Ｖｂｉのローレベルの期間の長さに対応するカウント値ｎ１を記憶回路１０４ｂに格納するするとともにレベル比較回路１０５に出力する。さらに、記憶回路１０４ｂは、タイミングＴ２２において、タイミングＴ２０までの２値化信号Ｖｂｉのハイレベルの期間の長さに対応するカウント値ｍ１をレベル比較回路１０５に出力する。
【０１２４】
次に、カウンタ回路１０３は、タイミングＴ２２からタイミングＴ２３までの２値化信号Ｖｂｉのローレベルの期間（図１８の第２の期間）に、クロック信号ＣＬのクロックパルスをカウントすることにより上記ローレベルの期間の長さを検出し、タイミングＴ２３において上記ローレベルの期間の長さに対応するカウント値ｎ２を記憶回路１０４ａに格納するとともにレベル比較回路１０５に出力し、カウンタ回路１０３のカウント値をリセットする。また、記憶回路１０４ａは、タイミングＴ２３において、タイミングＴ２１からタイミングＴ２２までの２値化信号Ｖｂｉのハイレベルの期間の長さに対応するカウント値ｍ２を記憶回路１０４ｂに格納するするとともにレベル比較回路１０５に出力する。さらに、記憶回路１０４ｂは、タイミングＴ２３において、タイミングＴ２０からタイミングＴ２１までの２値化信号Ｖｂｉのハイレベルの期間の長さに対応するカウント値ｎ１をレベル比較回路１０５に出力する。
【０１２５】
以下同様に、タイミングＴ２４において、タイミングＴ２３からタイミングＴ２４までの２値化信号Ｖｂｉのハイレベルの期間（図１８の第１の期間）の長さに対応するカウント値ｍ３を記憶回路１０４ａに格納するとともに、タイミングＴ２２からタイミングＴ２３までの２値化信号Ｖｂｉのローレベルの期間の長さに対応するカウント値ｎ２を記憶回路１０４ｂに格納する。
【０１２６】
レベル比較回路１０５では、カウント値Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３に基づいてカウントアップ信号ＳｕＡ及びカウントダウン信号ＳｄＡを発生し、２値化信号Ｖｂｉの２つの立ち下がりエッジのタイミングＴ２０，Ｔ２４，Ｔ２８，…毎にアップダウンカウンタ回路１０６に出力する。例えば、タイミングＴ２４においてカウント値Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３はそれぞれｍ３，ｎ２，ｍ２であり、ｍ３＞ｎ２かつｎ２＞ｍ２であるので（図１９の第１のケースである。）、スライス電圧ＶｓｌＢのレベルは固定されて変化しない。以下、同様に、各タイミングＴ２４，Ｔ２８において、スライス電圧ＶｓｌＢのレベルは固定されて変化しない。
【０１２７】
以上詳述したように、スライス電圧発生回路４Ａは、２値化信号Ｖｂｉの第１乃至第３の期間（図１７及び図１８参照。）の第１乃至第３の期間長にそれぞれ対応するカウント値Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３を互いに比較し、（ａ）カウント値Ｃ１がカウント値Ｃ２より大きくかつカウント値Ｃ２がカウント値Ｃ３より大きいとき（図１９のケース番号１）、もしくは（ｂ）カウント値Ｃ１がカウント値Ｃ２より小さくかつカウント値Ｃ２がカウント値Ｃ３より小さいとき（図１９のケース番号４）には、スライス電圧ＶｓｌＢの信号電圧を変化させないようにスライス電圧ＶｓｌＢを発生してコンパレータ１０１に出力し、（ｃ）カウント値Ｃ１がカウント値Ｃ２より大きくかつカウント値Ｃ２がカウント値Ｃ３より小さいとき（図１９のケース番号２）には、スライス電圧ＶｓｌＢの信号電圧を増加させるようにスライス電圧ＶｓｌＢを発生してコンパレータ１０１に出力し、（ｄ）カウント値Ｃ１がカウント値Ｃ２より小さくかつカウント値Ｃ２がカウント値Ｃ３より大きいときには、スライス電圧ＶｓｌＢの信号電圧を減少させるようにスライス電圧ＶｓｌＢを発生してコンパレータ１０１に出力する。従って、本実施の形態によれば、検出信号ＶｄｅＡの周波数が変化せず２値化信号Ｖｂｉの繰り返し周波数が変化しないときには、検出信号ＶｄＡの信号レベルが変動してもデューティ比が５０％の２値化信号Ｖｂｉを従来技術に比較して確実に発生できる。さらに、検出信号ＶｄｅＡの周波数が増加又は減少して２値化信号Ｖｂｉの繰り返し周波数が増加又は減少していることをカウント値Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３に基づいて検出して２値化信号Ｖｂｉの繰り返し周波数が増加又は減少しているときにはスライス電圧ＶｓｌＢを変化させないので、従来技術に比較して確実に検出信号をＶｄｅＡを２値化でき、誤作動しない。
【０１２８】
なお、実施の形態６において、図１７及び図１８の第１の期間及び第３の期間はそれぞれ２値化信号Ｖｂｉがハイレベルである期間でありかつ第２の期間は２値化信号Ｖｂｉがローレベルである期間であったが、本発明はこれに限られず、第１の期間及び第３の期間において２値化信号Ｖｂｉがローレベルでありかつ第２の期間において２値化信号Ｖｂｉがハイレベルであってもよい。
【０１２９】
実施の形態７．
図２０は、本発明の実施の形態７に係る回転検出装置１０Ｄの構成を示すブロック図であり、図２１は、図２０のカウント値判別回路１５２の動作を示すグラフであり、２値化信号Ｖｂｉの１周期の長さとカウント値Ｃ１５１との関係を示すグラフである。
【０１３０】
実施の形態７に係る回転検出装置１０Ｄの２値化回路２０Ｄは、実施の形態６に係る回転検出装置１０Ｃの２値化回路２０Ｃに比較して、ハイレベル期間長及びローレベル期間長検出回路１６０に代えてハイレベル期間長及びローレベル期間長検出回路１６０Ａを備える。ここで、ハイレベル期間長及びローレベル期間長検出回路１６０Ａは、ハイレベル期間長及びローレベル期間長検出回路１６０に比較して、クロック信号発生器９０に代えて、セレクタ１５３とカウント値判定回路１５２と加算器１５１とを備えたクロック切換回路１５０と、クロック信号発生器９０Ａとを備える。
【０１３１】
本実施の形態に係る回転検出装置１０Ｄにおいて、ハイレベル期間長及びローレベル期間長検出回路１６０Ａは、２値化信号Ｖｂｉの各立ち上がりエッジ及び各立ち下がりエッジを検出し、上記検出された各立ち上がりエッジ及び各立ち下がりエッジのタイミングを示すリセットパルス信号Ｓ１１３を発生して出力するエッジ検出回路１０２と、入力されるクロック信号Ｃ１５０をカウントし上記カウントされたカウント値Ｃ１をリセットパルス信号Ｓ１１３でリセットすることにより、２値化信号Ｖｂｉの第１乃至第３の期間（図１７及び図１８参照。）の各長さをそれぞれ示す第１乃至第３のカウント値Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３を発生して出力するカウンタ回路１０３と、カウンタ回路１０３からのカウント値Ｃ１及びＣ２を加算して出力する加算器１５１と、互いに異なる周波数を有する複数のクロック信号ＣＬｄ１〜ＣＬｄＭのうちの１つのクロック信号Ｃ１５０を選択してカウンタ回路１０３に出力するセレクタ１５３と、加算器１５１からの加算結果のカウント値Ｃ１５１をカウント値Ｃｔｌとカウント値Ｃｔｈとの間の値にするように、複数のクロック信号ＣＬｄ１〜ＣＬｄＭのうちの１つのクロック信号を選択し、上記選択されたクロック信号を選択するようにセレクタ手段１５３を制御するカウント値判定回路１５２とを備えたことを特徴としている。
【０１３２】
図２０において、クロック信号発生器９０Ａは、互いに異なる周波数をそれぞれ有する複数Ｍ個のクロック信号ＣＬｄ１，ＣＬｄ２，…，ＣＬｄＭを発生してセレクタ１５３に出力する。一方、加算器１５１は、カウンタ回路１０３からのカウント値Ｃ１と記憶回路１０４ａからのカウント値Ｃ２とを加算し、加算結果のカウント値Ｃ１５１をカウント値判定回路１５２に出力する。ここで、カウント値Ｃ１が２値化信号Ｖｂｉのハイレベルの期間の長さに対応しているときにはカウント値Ｃ２は２値化信号Ｖｂｉのローレベルの期間の長さに対応しており、カウント値Ｃ１が２値化信号Ｖｂｉのローレベルの期間の長さに対応しているときにはカウント値Ｃ２は２値化信号Ｖｂｉのハイレベルの期間の長さに対応しているので、カウント値Ｃ１及びＣ２を加算して得られるカウント値Ｃ１５１は、カウント値Ｃ１及びＣ２が加算器１５１に入力されるタイミングの直前の２値化信号Ｖｂｉの１周期の長さに対応している。例えば、図１７のタイミングＴ２では、カウント値Ｃ１（＝ｍ２）はタイミングＴ１からタイミングＴ２までの２値化信号Ｖｂｉのハイレベルの期間の長さに対応しており、カウント値Ｃ２（＝ｎ１）はタイミングＴ０からタイミングＴ１までの２値化信号Ｖｂｉのローレベルの期間の長さに対応している。従って、カウント値Ｃ１５１（＝ｎ１＋ｍ１）は、タイミングＴ０からタイミングＴ２までの２値化信号Ｖｂｉの１周期の長さに対応している。
【０１３３】
カウント値判定回路１５２は、カウント値Ｃ１５１に基づいて、カウント値Ｃ１５１をしきい値Ｃｔｌとしきい値Ｃｔｈ（Ｃｔｌ＜Ｃｔｈ）との間の値にするように、クロック信号ＣＬｄ１〜ＣＬｄＭのうちの１つのクロック信号を選択し、当該選択されたクロック信号選択してクロック信号Ｃ１５０としてカウンタ回路１０３に出力するようにセレクタ１５３を制御する。図２１を参照して、カウント値判定回路１５２の動作を説明する。
【０１３４】
始めに、２値化信号Ｖｂｉの１周期の長さがＴｂｉ０でありかつカウント値Ｃ１５１がＣｂｉ０である動作点Ｐ０（以下、動作点Ｐ０（Ｔｂｉ０，Ｃｂｉ０）のように記載する。）で歯車１が回転しており、このとき、セレクタ１５３によって周波数ｆ０を有するクロック信号が選択されているとする。その後、歯車１の回転速度が減少して動作点が動作点Ｐ１（Ｔｂｉ１，Ｃｂｉ１）に移動したとする（Ｃｂｉ０＜Ｃｂｉ１かつＴｂｉ０＜Ｔｂｉ１である。）。このときカウント値判定回路１５２は、カウント値Ｃｂｉ１をしきい値Ｃｔｈ及びＣｔｌと比較する。図２１において、カウント値Ｃｂｉ１がしきい値Ｃｔｈよりも大きいので、カウント値判定回路１５２は、動作点Ｐ０において選択されていたクロック信号Ｃ１５０の周波数ｆ０の半分の周波数ｆ０／２を算出し、周波数ｆ０／２に最も近い周波数を有するクロック信号を選択してクロック信号Ｃ１５０としてカウンタ回路１０３に出力するようにセレクタ１５３を制御する。これにより、動作点は動作点Ｐ２（Ｔｂｉ１，Ｃｂｉ２）に移動する（ただし、Ｃｂｉ２＞Ｃｔｌ）。
【０１３５】
また、歯車１の回転速度が増加して動作点Ｐ０（Ｔｂｉ０，Ｃｂｉ０）から動作点Ｐ３（Ｔｂｉ３，Ｃｂｉ３）に移動したとする（Ｃｂｉ３＜Ｃｂｉ０かつＴｂｉ３＜Ｔｂｉ０である。）。このときカウント値判定回路１５２は、カウント値Ｃｂｉ３をしきい値Ｃｔｈ及びＣｔｌと比較する。図２１において、カウント値Ｃｂｉ３がしきい値Ｃｔｌよりも小さいので、カウント値判定回路１５２は、動作点Ｐ０において選択されていたクロック信号Ｃ１５０の周波数ｆ０の倍の周波数２×ｆ０を算出し、周波数２×ｆ０に最も近い周波数を有するクロック信号を選択してクロック信号Ｃ１５０としてカウンタ回路１０３に出力するようにセレクタ１５３を制御する。これにより、動作点は動作点Ｐ４（Ｔｂｉ３，Ｃｎｉ４）に移動する（ただし、Ｃｂｉ４＜Ｃｔｈ）。
【０１３６】
実施の形態７に係る回転検出装置１０Ａを自動車のエンジンなどの回転を検出する回転検出装置に適用する場合、２値化信号Ｖｂｉの隣り合った周期では、繰り返し周波数の変化は少ないため、２値化信号Ｖｂｉの繰り返し周波数に追従して、２値化信号Ｖｂｉの繰り返し周期に対応するカウント値Ｃ１５１を所定のしきい値範囲内にするようにカウンタ回路１０３でカウントするクロック信号Ｃ１５０の周波数を切り換えることにより、第６の実施形態に比較してカウンタ回路１０３のビット数を削減することができる。例えば、カウンタ回路１０３でカウントするクロック信号の周波数が１０ＭＨｚであるときには、数十ｋＨｚの周波数を有する検出信号ＶｄｅＡを２値化する場合にはカウンタ回路１０３の必要とされる分解能は８ビット程度ある一方、数Ｈｚの周波数を有する検出信号ＶｄｅＡを２値化する場合にはカウンタ回路１０３の必要とされる分解能は２０ビット以上になる。このため、実施の形態６において、カウンタ回路１０３の分解能は２０ビット以上である必要がある。一方、本実施の形態では、例えば、十ｋＨｚの周波数を有する検出信号ＶｄｅＡを２値化する場合には１０ＭＨｚ程度の周波数を有するクロック信号を選択する一方、数Ｈｚの周波数を有する検出信号ＶｄｅＡを２値化する場合には１ｋＨｚ程度周波数を有するクロック信号を選択するようにセレクタ１５３を制御するので、カウンタ回路１０３の分解能は８ビット程度でよい。このため、本実施の形態に係る回転検出装置１０Ｄは、実施の形態６に係る回転検出装置１０Ｃに比較してカウンタ回路１０３のビット数を削減できる。
【０１３７】
なお、実施の形態７において、加算器１５１はカウント値Ｃ１及びＣ２を加算したが、本発明はこれに限られず、カウント値Ｃ２及びＣ３を加算してもよい。
【０１３８】
実施の形態８．
図２２は、本発明の実施の形態８に係る回転検出装置１０Ｅの構成を示すブロック図である。図２２の回転検出装置１０Ｅは、実施の形態７に係る回転検出装置２０Ｄに比較して、ハイレベル期間長及びローレベル期間長検出回路１６０Ａに代えてハイレベル期間長及びローレベル期間長検出回路１６０Ｂを備える。ハイレベル期間長及びローレベル期間長検出回路１６０Ｂは、ハイレベル期間長及びローレベル期間長検出回路１６０Ａに比較して、カウント値判定回路１５２に代えて、加算器１５１からのカウント値Ｃ１５１が所定のしきい値以上であるか否かを判断し、カウント値Ｃ１５１が所定のしきい値以上であるときには、レベル比較回路１０５をローレベルのカウントアップ信号ＡｕＡ及びローレベルのカウントダウン信号ＳｄＡを発生することにより、スライス電圧ＶｓｌＢの信号電圧を変化させないように制御するカウント値判定回路１５２Ａを備えたクロック切換回路１５０Ａを含む。
【０１３９】
本実施の形態８に係る回転検出装置１０Ｅにおいて、カウント値判定回路１５２Ａは、加算器１５１からの加算結果のカウント値Ｃ１５１が所定のしきい値以上であるか否かを判断し、カウント値Ｃ１５１が所定のしきい値以上であるときには、スライス電圧発生回路４Ａのスライス電圧ＶｓｌＢの信号電圧を変化させないように制御することを特徴としている。
【０１４０】
一般に、自動車のエンジンなどの回転数を検出するために本実施形態に係る回転検出装置１０Ｃを適用する場合には、歯車１が比較的高速に回転しているときには２値化信号Ｖｂｉの繰り返し周期は急激には変化せず、隣り合った周期では１周期の長さの差は比較的少ないが、歯車１が極低速回転してほぼ停止しそうなときには、２値化信号Ｖｂｉの繰り返し周期は歯車１の高速回転時に比較して１周期の長さの差は大きくなることがあるので、誤作動するおそれがある。本実施の形態では、カウント値判定回路１５２Ａにおいて、２値化信号Ｖｂｉの１周期の長さに対応するカウント値Ｃ１５１を所定のしきい値と比較し、カウント値Ｃ１５１が所定のしきい値より大きいときに、ローレベルのカウントアップ信号ＡｕＡ及びローレベルのカウントダウン信号ＳｄＡを発生するようにレベル比較回路１０５を制御する。これにより、歯車１が極低速回転しているときにスライス電圧ＶｓｌＢのレベルを変化させないので、実施の形態７に比較して歯車１の極低速回転時の誤動作を確実に防止できる。
【０１４１】
なお、実施の形態６〜実施の形態８において、記憶回路１０４ａ及び１０４ｂにカウンタ回路１０３からのカウント値Ｃ１を順次格納した。しかしながら、本発明はこれに限られず、記憶回路１０４ｂに、カウンタ回路１０３からのカウント値Ｃ１と記憶回路１０４ａに格納されたカウント値Ｃ２とを比較し、当該比較結果のみを格納するように構成してもよい。これにより、記憶回路１０４ｂのビット数は１ビットで済む。具体的には、図１７のタイミングＴ２でカウンタ回路１０３からのカウント値ｍ２を記憶回路１０４ａに格納し、タイミングＴ３でカウンタ回路１０３からのカウント値ｎ２と記憶回路１０４ａに格納したカウント値ｍ２とを比較し、当該比較結果（ｎ２＜ｍ２）を示すデータを記憶回路１０４ｂに格納するとともに、カウンタ回路１０３からのカウント値ｎ２を記憶回路１０４ａに格納する。さらに、タイミングＴ４では、カウンタ回路１０３からのカウント値ｍ３と記憶回路１０４ａに格納したカウント値ｎ２と、記憶回路１０４ｂに格納したカウント値ｎ２とカウント値ｍ２との比較結果（ｎ２＜ｍ２）に基づいて、ｍ３＞ｎ２，ｎ２＜ｍ２であることから、図１９の第２のケースを検出できる。このように、記憶回路１０４ｂに上記比較結果のみを格納することにより、記憶回路１０４ｂのビット数を１ビットに削減することができる。さらに、記憶回路１０４ｂを設けずに、レベル比較回路１０５に上記比較結果を格納してもよい。
【０１４２】
変形例．
一般に、自動車のエンジンなどの回転数を検出するために本実施形態に係る回転検出装置１０Ｃを適用する場合には、歯車１が比較的高速に回転しているときには２値化信号Ｖｂｉの繰り返し周期は急激には変化せず、隣り合った周期では１周期の長さの差は比較的少ないが、歯車１が極低速回転してほぼ停止しそうなときには、２値化信号Ｖｂｉの繰り返し周期は歯車１の高速回転時に比較して１周期の長さの差は大きくなることがあるので、誤作動するおそれがある。従って、実施の形態６及び７において、レベル比較回路１０５は、各カウント値Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３をそれぞれ所定のしきい値と比較し、各カウント値Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３がそれぞれ上記所定のしきい値より大きいときに、ローレベルのカウントアップ信号ＳｕＡ及びローレベルのカウントダウン信号ＳｄＡを発生するようにレベル比較回路１０５を制御してもよい。これにより、歯車１が極低速回転数しているときにスライス電圧ＶｓｌＢのレベルを変化させないので、歯車１の極低速回転時の誤動作を確実に防止できる。
【産業上の利用可能性】
【０１４３】
以上詳述したように、本発明に係る２値化回路及び回転検出装置によれば、回転体の回転を検出して検出信号を発生する回転検出手段からの検出信号と、入力されるオフセット信号とを加算することにより、加算結果を示すオフセット検出信号を発生する加算手段と、上記オフセット検出信号の平均値を示す平均値信号を発生する平均値信号発生手段と、所定のスライス電圧を発生するスライス電圧発生手段と、上記平均値信号の信号電圧を上記スライス電圧と比較し、上記平均値信号の信号電圧が上記スライス電圧より大きいときには上記オフセット信号の信号電圧を減少させる一方、上記平均値信号の信号電圧が上記スライス電圧より小さいときには上記オフセット信号の信号電圧を増加させるように、上記オフセット信号を発生して上記加算手段に出力するオフセット信号発生手段と、上記オフセット検出信号を上記スライス電圧と比較することにより、上記オフセット検出信号を２値化して出力する第１の比較手段とを備えたので、回転体の回転を検出して検出信号を発生する回転検出手段からの検出信号の信号レベルが変動しても、当該検出信号に基づいて、デューティ比が５０％の２値化信号を従来技術に比較して確実に発生できるとともに、検出信号の信号レベル及び周波数が変化しても従来技術に比較して確実に上記検出信号を２値化できる。
【図面の簡単な説明】
【０１４４】
【図１】本発明の実施の形態１に係る回転検出装置１０の磁気抵抗効果素子ユニット３９及び磁石４０と歯車１とを示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る回転検出装置１０の構成を示すブロック図である。
【図３】図２の比較回路２５の構成を示すブロック図である。
【図４】図２の２値化回路２０の動作を示すタイミングチャートである。
【図５】本発明の実施の形態２に係る回転検出装置１０Ａの構成を示すブロック図である。
【図６】図５の比較回路２５Ａの構成を示すブロック図である。
【図７】図５の２値化回路２０Ａの動作を示すタイミングチャートである。
【図８】（ａ）は平均値電圧Ｖａｖの信号電圧とスライス電圧Ｖｓｌの差の大きさがオフセット信号Ｖｃｎの変化量ΔＶｃｎよりも小さいときの、図２の実施の形態１に係る２値化回路２０の動作を示すタイミングチャートであり、（ｂ）は平均値電圧Ｖａｖの信号電圧とスライス電圧Ｖｓｌの差の大きさがオフセット信号Ｖｃｎの変化量ΔＶｃｎよりも小さいときの、図５の実施の形態２に係る２値化回路２０Ａの動作を示すタイミングチャートである。
【図９】本発明の実施の形態３に係る２値化回路２０Ａの比較回路２５Ｂの構成を示すブロック図である。
【図１０】図９の比較回路２５Ｂを備えた２値化回路２０Ａの動作を示すタイミングチャートである。
【図１１】本発明の実施の形態４に係る２値化回路２０Ａの比較回路２５Ｃの構成を示すブロック図である。
【図１２】図１１の比較回路２５Ｃを備えた２値化回路２０Ａの動作を示すタイミングチャートである。
【図１３】本発明の実施の形態５に係る回転検出装置１０Ｂの構成を示すブロック図である。
【図１４】図１３の２値化回路２０Ｂの動作を示すタイミングチャートである。
【図１５】本発明の実施の形態６に係る回転検出装置１０Ｃの磁気抵抗効果素子ユニット３９Ａ及び磁石４０と歯車１とを示す斜視図である。
【図１６】本発明の実施の形態６に係る回転検出装置１０Ｃの構成を示すブロック図である。
【図１７】図１５の歯車１が一定の回転速度で回転しているときの図１６の２値化回路２０Ｃの動作を示すタイミングチャートである。
【図１８】図１５の歯車１の回転速度が減少しているときの図１６の２値化回路２０Ｃの動作を示すタイミングチャートである。
【図１９】図１６のレベル比較回路１０５におけるカウント値Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の比較結果とカウントアップ信号ＳｕＡ，カウントダウン信号ＳｄＡ，歯車１の状態，２値化信号Ｖｂｉ及びスライス電圧ＶｓｌＢとの関係を示す表である。
【図２０】本発明の実施の形態７に係る回転検出装置１０Ｄの構成を示すブロック図である。
【図２１】図２０のカウント値判別回路１５２の動作を示すグラフであり、２値化信号Ｖｂｉの１周期の長さとカウント値Ｃ１５１との関係を示すグラフである。
【図２２】本発明の実施の形態８に係る回転検出装置１０Ｅの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１４５】
１  歯車、２  平均値信号発生回路、３，３Ａ  オフセット信号発生回路、４，４Ａ  スライス電圧発生回路、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ  回転検出装置、２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０ｄ，２０Ｅ  ２値化回路、２１  加算器、２２  ピークホールド回路、２３  ボトムホールド回路、２４  平均値演算回路、２５，２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ  比較回路、２６，２６Ａ  カウンタ回路、２７  Ｄ／Ａ変換器、２８，１０１  コンパレータ、２９  スライス電圧発生器、３０，３０Ａ  回転検出回路、３１  ブリッジ回路、３２，３３，３０１〜３０４  磁気抵抗効果素子、３５  バッファ、３９，３９Ａ  磁気抵抗効果素子ユニット、４０  磁石、５１  コンパレータ、５２，５３  Ｄフリップフロップ、５４  インバータ、５５，５６  アンドゲート、５７，５８  Ａ／Ｄ変換器、５９  比較論理回路、６１  分周器、６２，６３  遅延器、６４  スイッチ、６５−１，６５−２，…，６５−Ｎ  Ｄフリップフロップ、９０，９０Ａ  クロック信号発生器、３０５  差動バッファ、１０２  エッジ検出回路、１０３  カウンタ回路、１０４，１０４ａ，１０４ｂ  記憶回路、１０５  レベル比較回路、１０６  アップダウンカウンタ回路、１０７  Ｄ／Ａ変換器、１１１  立ち上がりエッジ検出回路、１１２  立下りエッジ検出回路、１１３  オアゲート、１５０，１５０Ａ  クロック切換回路、１５１  加算器、１５２，１５２Ａ  カウント値判定回路、１５３  セレクタ、１６０，１６０Ａ，１６０Ｂ  ハイレベル期間長及びローレベル期間長検出回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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