(57)【要約】【課題】オフセット電圧の補正を使用時の状況に応じて設定する必要が無く、且つ十分な電圧レベルの検出信号を得ることができる磁気センサを実現する。【解決手段】磁界変化検出部１０は、磁気抵抗素子ＭＲ１と抵抗素子Ｒ１との直列回路からなり、被検出体の搬送による磁気抵抗素子ＭＲ１の通過磁束密度の変化に応じた磁界変化検出信号Ｖｏｕｔψを出力する。積分部２０は、磁界変化検出信号Ｖｏｕｔψを積分処理してなる積分信号ＶｏｕｔＩを生成する。ここで、磁界変化検出信号Ｖｏｕｔψは定電圧となるオフセット成分と磁界の変化に応じた有効変動成分とからなり、有効変動成分は極短い期間で発生するので、積分信号ＶｏｕｔＩは、磁界変化検出信号Ｖｏｕｔψのオフセット成分に相当する。差動増幅部３０は、磁界変化検出信号Ｖｏｕｔψと積分信号ＶｏｕｔＩとを差増増幅することで、オフセット成分の除去されたセンサ検出信号Ｖｏｕｔを出力する。【選択図】  図１
2010223862.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁束密度の変化により生じる抵抗値変化の特性が異なる磁気抵抗素子の組または磁気抵抗素子と抵抗素子との組を少なくとも一組用いて、当該特性の差に基づく磁界変化検出信号を出力する磁界変化検出部と、
前記磁界変化検出信号を積分処理することでオフセット成分信号を出力する積分部と、
前記磁界変化検出信号と前記オフセット成分信号とを差動増幅処理する差動増幅部と、を備えた磁気センサ。
【請求項２】
前記差動増幅部から出力される検出信号を、積分処理することで第２オフセット成分信号を出力する第２積分部と、
前記検出信号と前記第２オフセット成分信号とを差動増幅処理する第２差動増幅部と、をさらに備えた請求項１に記載の磁気センサ。
【請求項３】
前記第２積分部と前記第２差動増幅部とが多段接続された請求項２に記載の磁気センサ。
【請求項４】
前記磁界変化検出部は、電圧入力端子とグランド端子との間に前記特性の異なる磁気抵抗素子または前記磁気抵抗素子と抵抗素子とを直列接続し、該特性の異なる磁気抵抗素子同士の接続位置または前記磁気抵抗素子と抵抗素子との接続位置の電圧レベルを前記磁界変化検出信号として出力する、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項５】
前記磁界変化検出部は、
電圧入力端子とグランド端子との間に前記特性の異なる磁気抵抗素子または前記磁気抵抗素子と抵抗素子とを直列接続し、該特性の異なる磁気抵抗素子同士の接続位置または前記磁気抵抗素子と抵抗素子との接続位置の電圧レベルを第１磁界変化検出信号として出力する第１直列回路と、
前記磁束密度の変化によることなく抵抗値が一定な抵抗素子の組からなり、該第１直列回路の前記磁気抵抗素子の抵抗値が安定な状態における前記第１直列回路の第１磁界変化検出信号とレベルと略同じ電圧レベルからなる定電圧信号を出力する定電圧出力回路と、
前記第１磁界変化検出信号と前記定電圧信号とを差動増幅することで、前記磁気変化検出部としての前記磁界変化検出信号を出力する前段差動増幅回路と、を備えた、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項６】
前記磁界変化検出部は、
電圧入力端子とグランド端子との間に前記特性の異なる磁気抵抗素子または前記磁気抵抗素子と抵抗素子とを直列接続し、該特性の異なる磁気抵抗素子同士の接続位置または前記磁気抵抗素子と抵抗素子との接続位置の電圧レベルを第１磁界変化検出信号として出力する第１直列回路と、
該第１直列回路に対して反転する特性を生じるように、特性の異なる磁気抵抗素子または前記磁気抵抗素子と抵抗素子とを直列接続し、該特性の異なる磁気抵抗素子同士の接続位置または前記磁気抵抗素子と抵抗素子との接続位置の電圧レベルを第２磁界変化検出信号として出力する第２直列回路と、
前記第１磁界変化検出信号と前記第２磁界変化検出信号とを差動増幅することで、前記磁気変化検出部としての前記磁界変化検出信号を出力する前段差動増幅回路と、を備えた、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の磁気センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被検出体の磁気パターンや磁気情報を検出する磁気センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、被検出体の磁気パターンや磁気情報を検出する磁気センサが各種利用されている。従来の磁気センサは、特許文献１の図１３に示すように、磁気抵抗素子により磁界の変化を検出する磁界変化検出部と、検出信号を増幅する増幅部とを、有する。磁界変化検出部は、磁界の変化に対して高感度な第１磁気抵抗素子と、磁界の変化に対して低感度な第２磁気抵抗素子とが直列接続された回路からなり、この直列回路の一方端に検出用電圧が印加され、他方端がグランドに接続されている。そして、磁界変化検出部は、第１磁気抵抗素子と第２磁気抵抗素子との接続点を検出信号の出力端として、第１磁気抵抗素子と第２磁気抵抗素子との分圧による電圧レベルからなる検出信号を出力する。これにより、検出信号は、磁界が変化していない状態で所定の電圧レベルとなり、被検出体の通過等による磁界の変化に応じて電圧レベルが変化する信号となる。
【０００３】
このような検出信号は振幅レベル（電圧レベル）が低く、上述の磁気パターンや磁気情報の検出に利用するには、振幅レベルを増幅して極力大きくした方が良い。このため、増幅部は、差動増幅器を二段接続してなり、検出信号を増幅する。この際、検出信号は、上述のように分圧を用いた信号であるので、磁界が変化していない状態の電圧レベルに応じたオフセット電圧を含む。しかしながら、検出信号の増幅を行う場合には、オフセット電圧までもが増幅されると後段の磁気パターンや磁気情報を検出する回路の誤検知や破壊に繋がる可能性があり、このようなオフセット電圧は取り除くべきものである。
【０００４】
このため、特許文献１では、個別に設けた抵抗直列回路の抵抗分圧によって生成されるオフセット除去用電圧を差動増幅器に与え、検出信号に対して当該オフセット除去用電圧を差分（オフセット補正）しながら増幅処理を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−５６９５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、磁気抵抗素子や、オフセット除去用電圧を生成する抵抗直列回路の抵抗素子は、それぞれに異なる温度特性を有するので、たとえ、製造当初にオフセット電圧とオフセット除去用電圧との差が略０Ｖになるように設定できたとしても、実使用時には、オフセット電圧およびオフセット除去用電圧が変動して、差動増幅器の入力段においてオフセット電圧とオフセット除去用電圧とに差が生じる可能性がある。そして、例えば、この差が０．１Ｖ生じたとし、二段の差動増幅回路で検出信号を１００００倍に増幅したとすると、最終的なオフセット電圧は１０００Ｖとなってしまい、現実的に使用できるものではなくなる。
【０００７】
このように、上述のような従来の構成では、増幅を行わなければ検出のための信号レベルを稼ぐことができず磁気パターンや磁気情報を検出し難くなり、増幅を行う場合には信号レベルを稼ぐことはできるがオフセット電圧補正が容易でないと、いう課題を有する。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、オフセット電圧の補正を使用時の状況に応じて設定する必要が無く、且つ十分な電圧レベルの検出信号を得ることができる磁気センサを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の磁気センサは、磁界変化検出部、積分部、および差動増幅部を備える。磁界変化検出部は、磁束密度の変化により生じる抵抗値変化の特性が異なる磁気抵抗素子の組を少なくとも一組用いて、当該特性の差に基づく磁界変化検出信号を出力する。積分部は、磁界変化検出信号を積分処理することでオフセット成分信号を出力する。差動増幅部は、磁界変化検出信号とオフセット成分信号とを差動増幅処理する。
【００１０】
この構成では、磁界変化検出信号が、被検出体の磁気パターンや磁気情報による通過磁束の変化に応じて変動する有効変動成分とオフセット成分とからなることを利用し、この有効変動成分が現れないオフセット成分に相当する信号を、積分部で生成する。ここで、被検出体は、磁気センサの近傍（磁気抵抗素子を筐体天面に設置した当該天面上）を所定速度で搬送される等により磁気パターンが検出されるので、磁界変化検出信号の有効変動変動は極短い時間のものとなる。このため、時定数を適宜設定し磁界変化検出信号を積分処理すると、積分部からは、有効変動分に殆ど影響されないオフセット成分のみの信号が出力される。差動増幅部は、磁界変化検出信号と、当該磁界変化検出信号に基づいて生成されたオフセット成分信号を差動増幅するので、磁界変化検出信号のオフセット成分のみが除去され、有効変動成分のみが増幅されて出力される。
【００１１】
また、この発明の磁気センサは、さらに第２積分部および第２差動増幅部を備える。第２積分部は、差動増幅部から出力される検出信号を、積分処理することで第２オフセット成分信号を出力する。第２差動増幅部は、検出信号と第２オフセット成分信号とを差動増幅処理する。
【００１２】
この構成では、検出信号をより大きな振幅（電圧）レベルで出力することができる。この際、第２差動増幅部の前段に第２積分部が配置されているので、第２差動増幅部の入力段でオフセット補正が行われる。これにより、２段増幅を行ってもオフセット電圧が殆ど増幅されず、検出信号の有効変動成分のみを効果的に増幅できる。
【００１３】
また、この発明の磁気センサは、これら第２積分部と第２差動増幅部とが多段接続されている。
【００１４】
これらの構成では、検出信号をより大きな振幅（電圧）レベルで出力することができる。この際、各第２差動増幅部の前段に第２積分部が配置されているので、それぞれの第２差動増幅部の入力段で常にオフセット補正が行われる。これにより、検出信号の有効変動成分のみを、さらに効果的に増幅できる。
【００１５】
また、この発明の磁気センサの磁界変化検出部は、電圧入力端子とグランド端子との間に特性の異なる磁気抵抗素子、または磁気抵抗素子と抵抗素子を直列接続し、該特性の異なる磁気抵抗素子同士の接続位置の電圧レベルを磁界変化検出信号として出力する。
【００１６】
この構成は、上述の磁界変化検出信号を出力する磁界変化検出部の具体的構成を示すものである。そして、このような構成とすることで、特性の異なる最低限二つの磁気抵抗素子の直列回路または磁気抵抗素子と抵抗素子の直列回路が存在すれば、磁界変化検出信号を得ることができる。すなわち、簡素な構造で磁界変化検出部を構成できる。
【００１７】
また、この発明の磁気センサの磁界変化検出部は、第１直列回路、定電圧出力回路、および前段差動増幅回路を備える。第１直列回路は、電圧入力端子とグランド端子との間に特性の異なる磁気抵抗素子、または磁気抵抗素子と抵抗素子を直列接続し、該特性の異なる磁気抵抗素子同士の接続位置、または磁気抵抗素子と抵抗素子との接続位置の電圧レベルを第１磁界変化検出信号として出力する。定電圧出力回路は、磁束密度の変化によることなく抵抗値が一定な抵抗素子の組からなり、該第１直列回路の磁気抵抗素子の抵抗値が安定な状態における第１直列回路の第１磁界変化検出信号レベルと略同じ電圧レベルからなる定電圧信号を出力する。前段差動増幅回路は、第１磁界変化検出信号と定電圧信号とを差動増幅することで、磁気変化検出部としての磁界変化検出信号を出力する。
【００１８】
この構成では、第１直列回路から有効変動成分を含む第１磁界変化検出信号が出力され、定電圧出力回路から磁界変化検出信号のオフセット成分に相当する定電圧信号が出力される。前段差動増幅回路では、これらの信号を差動増幅するので、定電圧信号により第１磁界変化検出信号のオフセット成分が除去された上で増幅される。このため、磁界変化検出部としての磁界変化検出信号はオフセット成分が少なく且つ有効変動成分が大きい信号として得られる。そして、このオフセット成分が少ない磁界変化検出信号に基づいて積分処理および差動増幅処理を行うことで、差動増幅部のゲインを大きく設定でき、オフセット成分の除去を行いながらも、より有効変動成分のみを効果的に高レベルに増幅することができる。
【００１９】
また、この発明の磁気センサの磁界変化検出部は、第１直列回路、第２直列回路、および前段差動増幅回路を備える。第１直列回路は、電圧入力端子とグランド端子との間に前記特性の異なる磁気抵抗素子、または磁気抵抗素子と抵抗素子を直列接続し、該特性の異なる磁気抵抗素子同士の接続位置または磁気抵抗素子と抵抗素子との接続位置の電圧レベルを第１磁界変化検出信号として出力する。第２直列回路は、第１直列回路に対して反転する特性を生じるように、特性の異なる磁気抵抗素子または磁気抵抗素子と抵抗素子を直列接続し、該特性の異なる磁気抵抗素子同士の接続位置または磁気抵抗素子と抵抗素子との接続位置の電圧レベルを第２磁界変化検出信号として出力する。前段差動増幅回路は、第１磁界変化検出信号と第２磁界変化検出信号とを差動増幅することで、磁気変化検出部としての磁界変化検出信号を出力する。
【００２０】
この構成では、第１直列回路と第２直列回路とで互いに特性が反転する第１磁界変化検出信号と第２磁界変化検出信号が出力される。前段差動増幅回路では、これら第１磁界変化検出信号と第２磁界変化検出信号との差動増幅が行われる。このため、磁界変化検出部としての磁界変化検出信号は、オフセット成分が少なく有効変動成分がさらに大きな信号となる。そして、このオフセット成分が少なく有効変動成分が大きい磁界変化検出信号に基づいて積分処理および差動増幅処理を行うことで、オフセット成分の除去を行いながらも、有効変動成分のみを効果的に高レベルに増幅することができる。
【発明の効果】
【００２１】
この発明によれば、磁界変化検出部からの磁界変化検出信号を基に、当該磁界変化検出信号のオフセット成分に相当するオフセット成分信号を生成し、磁界変化検出信号から差分して増幅することで、オフセット成分に影響されることなく、有効変動成分のみを効果的に増幅することができる。これにより、オフセット調整処理等を行う必要も無く、オフセットの変動の影響を受けることもなく、被検出体の磁気パターンや磁気情報に応じた高レベルの検出信号を得ることができ、確実且つ高精度な磁気パターンや磁気情報の検出が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１の実施形態に係る磁気センサの等価回路および動作説明を行うための図である。
【図２】第１の実施形態の磁界変化検出部の構成を示す平面図である。
【図３】第２の実施形態に係る磁気センサの等価回路および動作説明を行うための図である。
【図４】第２の実施形態の磁界変化検出部の構成を示す平面図である。
【図５】第２の実施形態の構成を用いた場合でのオフセット実験結果を示すグラフである。
【図６】第３の実施形態の磁界変化検出部の構成を示す平面図である。
【図７】第３の実施形態の構成を用いた場合でのオフセット実験結果を示すグラフである。
【図８】二段接続による磁気センサの等価回路および動作説明を行うための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の第１の実施形態に係る磁気センサについて図を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る磁気センサの等価回路および動作説明を行うための図である。
【００２４】
本実施形態の磁気センサは、磁界変化検出部１０、積分部２０、および差動増幅部３０を備える。
磁界変化検出部１０は、抵抗素子Ｒ１と磁気抵抗素子ＭＲ１との直列回路を備える。この直列回路の抵抗素子Ｒ１側の端部は印加電圧Ｖｉｎの入力端子であり、直列回路の磁気抵抗素子ＭＲ１側の端部はグランドＧＮＤに接続されている。また、抵抗素子Ｒ１と磁気抵抗素子ＭＲ１との接続点は、磁界変化検出信号Ｖｏｕｔψの出力端子である。
【００２５】
磁気抵抗素子ＭＲ１は、磁界の変化に応じて抵抗値が変化する素子であり、例えば、Ｓｉ基板上に、長さが幅よりも大きい長尺状のパターンでＩｎＳｂを材質とする半導体膜を形成し、当該半導体膜上の長尺方向に沿って所定間隔で導電体からなる短絡電極を形成することにより実現される。この際、短絡電極の形成パターンにより、磁気抵抗素子ＭＲ１は、磁界に対して高感度となるように設定されている。すなわち、磁気抵抗素子ＭＲ１は、通過する磁束密度が所定量変化する場合に抵抗値が大きく変化するように設定されている。
【００２６】
抵抗素子Ｒ１は、磁界の変化に対応することなく定抵抗値となる素子であり、例えば、Ｓｉ基板上に、長さが幅よりも大きい長尺状のパターンでＩｎＳｂを材質とする半導体膜を形成することにより実現される。すなわち、上述の磁気抵抗素子ＭＲ１に対して、短絡電極を有さない形状で形成される。これにより、抵抗素子Ｒ１は、磁界に対して極低感度に設定することができ、通過する磁束密度が変化しても抵抗値は一定のままとなる。
【００２７】
磁界変化検出部１０は、より具体的には図２に示すような構造からなる。図２は本実施形態の磁界変化検出部１０の構成を示す平面図である。
【００２８】
磁界変化検出部１０は、Ｓｉ基板１１上に磁気抵抗素子ＭＲ１および抵抗素子Ｒ１を構成する半導体膜（感磁部）や電極が形成される。なお、基板としては、Ｓｉ基板等の絶縁性基板の他に、ＧａＡｓ：ＳｉＯ2等の半絶縁性基板を用いることができる。基板１１における磁界変化検出部１０の形成領域の第一方向（図２における縦方向）に沿った一方端には、印加電圧Ｖｉｎを与える電圧入力用電極１９１、グランド接続するためのグランド接続用電極１９２が形成されている。他方端には、磁界変化検出信号Ｖｏｕｔψを出力する電圧出力用電極１９３が形成されている。これら電圧入力用電極１９１、グランド接続用電極１９２、および電圧出力用電極１９３は導電性材料からなる。
【００２９】
基板１１における電圧入力用電極１９１およびグランド接続用電極１９２と、電圧出力用電極１９３との間の領域には、磁気抵抗素子ＭＲ１を構成する感磁部１２１〜１２４および接続ライン電極１４１〜１４５と、抵抗素子Ｒ１を構成する感磁部１３１〜１３４および接続ライン電極１５１〜１５５とが形成されている。磁気抵抗素子ＭＲ１を構成する感磁部１２１〜１２４には短絡電極が形成され、抵抗素子Ｒ１を構成する感磁部１３１〜１３４には短絡電極が形成されていない。
【００３０】
磁気抵抗素子ＭＲ１を構成する感磁部１２１〜１２４は、長尺方向が前記第二方向に平行になるように配置されており、前記第一方向に沿って延びる接続ライン電極１４１〜１４５により、直列接続されている。そして、これら感磁部１２１〜１２４と接続ライン電極１４１〜１４５とからなる直列接続部により、磁気抵抗素子ＭＲ１はグランド接続用電極１９２と電圧出力用電極１９３との接続される構造となる。
【００３１】
抵抗素子Ｒ１を構成する感磁部１３１〜１３４も、磁気抵抗素子ＭＲ１を構成する感磁部１２１〜１２４と同様に、長尺方向が前記第二方向に平行になるように配置されており、前記第一方向に沿って延びる接続ライン電極１５１〜１５５により、直列接続されている。そして、これら感磁部１３１〜１３４と接続ライン電極１５１〜１５５とからなる直列接続部により、抵抗素子Ｒ１は、電圧入力用電極１９１と電圧出力用電極１９３との間に接続される構造となる。
【００３２】
このように、磁気抵抗素子ＭＲ１と抵抗素子Ｒ１とは、所謂ミアンダ形状で形成され、且つ、磁気抵抗素子ＭＲ１を構成する感磁部１２１〜１２４と抵抗素子Ｒ１を構成する感磁部１３１〜１３４とは、長尺方向が全て被検出体の搬送方向である第二方向に沿った状態で、且つ第一方向に沿って順に配置された構成となる。
【００３３】
このような構造の磁界変化検出部１０から出力される磁界変化検出信号Ｖｏｕｔψは、図１（Ｂ）に示すように、
Ｖｏｕｔψ＝Ｖｉｎ＊ＭＲ１／（ＭＲ１＋Ｒ１）
で表され、磁気抵抗素子ＭＲ１と抵抗素子Ｒ１との分圧電圧からなる。
【００３４】
このため、磁界変化検出信号Ｖｏｕｔψは、図１（Ｂ）に示すように、被検出体が通過していない状態での磁気抵抗素子ＭＲ１の抵抗値に応じたオフセット電圧Ｖｄｏを含むとともに、被検出体の通過によりオフセット電圧Ｖｄｏよりも高い電圧レベルで電圧増加および電圧低下する有効変動成分Ｖｅｆとを含む波形となる。
【００３５】
積分部２０は、磁界変化検出部１０の出力端子に接続する抵抗素子Ｒｃｒを備える。抵抗素子Ｒｃｒの磁界変化検出部１０への接続端と反対側の端部は、コンデンサ素子Ｃｃｒを介してグランドに接続されている。このような回路構成とすることで、抵抗素子Ｒｃｒとコンデンサ素子Ｃｃｒとの並列回路は積分回路として機能し、抵抗素子Ｒｃｒとコンデンサ素子Ｃｃｒとの接続端である出力端子からは、磁界変化検出信号Ｖｏｕｔψを積分した積分信号ＶｏｕｔＩが出力される。
【００３６】
ここで、磁界変化検出信号Ｖｏｕｔψの有効変動成分Ｖｅｆは、搬送される被検出体の磁気パターンにより生じるものであるので、時間軸上では極短いものとなる。したがって、積部分部２０を構成する抵抗素子Ｒｃｒとコンデンサ素子Ｃｃｒの素子定数を所定値に設定して時定数を大きく設定すれば、磁界変化検出信号Ｖｏｕｔψの有効変動成分Ｖｅｆの出現に応じた積分信号ＶｏｕｔＩの立ち上がりは遅くなり、図１（Ｃ）の破線に示すように、オフセット電圧Ｖｄｏから略電圧レベルが変化しない積分信号ＶｏｕｔＩを生成できる。この積分信号ＶｏｕｔＩが本発明の「オフセット成分信号」に相当する。
【００３７】
差動増幅部３０は、オペアンプＯＰと抵抗素子Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄを備えた差動増幅回路からなる。
【００３８】
具体的には、オペアンプＯＰの非反転入力端子には、抵抗素子Ｒａを介して、磁界変化検出部１０の出力端子が接続されており、磁界変化検出信号Ｖｏｕｔψが入力される。また、非反転入力端子は、抵抗素子Ｒｃを介してグランドＧＮＤに接続されている。オペアンプＯＰの反転入力端子には、抵抗素子Ｒｂを介して積分部２０の出力端子が接続されており、積分信号ＶｏｕｔＩが入力される。また、オペアンプＯＰの出力端子は抵抗素子Ｒｄを介して、反転入力端子に接続している。このような構成とし、抵抗素子Ｒｂ，Ｒｄの抵抗比を適宜設定することで、磁界変化検出信号Ｖｏｕｔψから積分信号ＶｏｕｔＩを差分して、所定のゲインＫで増幅する差動増幅回路が構成される。なお、このオペアンプＯＰの出力端子が、差動増幅部２０および磁気センサとしての出力端子となり、センサ検出信号Ｖｏｕｔが出力される。
【００３９】
そして、このように差動増幅部３０では、磁界変化検出信号Ｖｏｕｔψから積分信号ＶｏｕｔＩが差分された上で増幅されるので、磁界変化検出信号Ｖｏｕｔψのオフセット電圧Ｖｄｏが積分信号ＶｏｕｔＩにより除去される。これにより、磁界変化検出信号Ｖｏｕｔψの有効変動成分ＶｅｆのみがゲインＫで増幅されたものと同じになり、図１（Ｄ）に示すように、オフセット成分の殆ど無い、有効変動成分のみが高いレベルで現れるセンサ検出信号Ｖｏｕｔを得ることができる。
【００４０】
以上のように、本実施形態の構成を用いることで、磁界変化検出部の構成上、必然的に発生するオフセット電圧やその変動に影響を受けることなく、有効変動成分Ｖｅｆを高レベルに検出することができる。これにより、被検出体の磁気パターンや磁気情報を確実且つ高精度に検出することができる。また、本実施形態の構成は、後述する各実施形態の構成と比較して、磁界変化検出部の構成が磁気抵抗素子ＭＲ１と抵抗素子Ｒ１とからなる簡素な構成であるので、上述のような検出能力を有する磁気センサを簡素な構造で実現することができる。
【００４１】
さらに、上述のように、磁気抵抗素子ＭＲ１および抵抗素子Ｒ１をミアンダ状でかつ被検出体の搬送方向に直交して感磁部を交互に配置する構成を用い、特に第１の方向に沿って磁気抵抗素子ＭＲ１の感磁部と抵抗素子Ｒ１の感磁部とが隣り合うように配置された一対の配列を複数形成しているので、磁気抵抗素子ＭＲ１と抵抗素子Ｒ１との間での温度差および時間差を無くすことができる。これにより、絶対磁気量に基づく磁界変化検出信号Ｖｏｕｔψが得られ、より正確なセンサ検出信号Ｖｏｕｔを得ることができる。
【００４２】
次に、第２の実施形態に係る磁気センサについて図を参照して説明する。図３は、本実施形態に係る磁気センサの等価回路および動作説明を行うための図である。
本実施形態の磁気センサは、積分部２０および差動増幅部３０の構成および基本的な信号処理は、同じであり、積分部２０よりも前段の構成が、第１の実施形態の磁気センサと異なる。
【００４３】
本実施形態の磁気センサは、磁界変化検出部１０’、前段差動増幅部４０、積分部２０、および差動増幅部３０を有する。
【００４４】
磁界変化検出部１０’は、抵抗素子Ｒ１と磁気抵抗素子ＭＲ１とからなる第１直列回路と、抵抗素子Ｒ３および抵抗素子Ｒ４を直列接続した定電圧回路とを備える。第１直列回路の抵抗素子Ｒ１側の端部は印加電圧Ｖｉｎの入力端子であり、直列回路の磁気抵抗素子ＭＲ１側の端部はグランドＧＮＤに接続されている。抵抗素子Ｒ１と磁気抵抗素子ＭＲ１との接続点は、磁界変化検出信号Ｖｏｕｔψの出力端子である。
【００４５】
また、二つの抵抗素子Ｒ３，Ｒ４の直列回路からなる定電圧回路の抵抗素子Ｒ３側の端部は印加電圧Ｖｉｎの入力端子に接続され、定電圧回路の抵抗素子Ｒ４側の端部はグランドＧＮＤに接続されている。二つの抵抗素子Ｒ３，Ｒ４の接続点は、定電圧信号ＶｏｕｔＲの出力端子である。
【００４６】
磁気抵抗素子ＭＲ１は、第１の実施形態に示したように、磁界の変化に応じて高感度で抵抗値が変化する素子である。抵抗素子Ｒ１、抵抗素子Ｒ３および抵抗素子Ｒ４は、磁界の変化に対応することなく定抵抗値となる素子である。この際、抵抗素子Ｒ１の抵抗値は、磁気抵抗素子ＭＲ１が被検出体による通過磁束の変化を受けない状態での抵抗値と略一致するように設定されている。これは、例えば後述の図４に示すように、磁気抵抗素子ＭＲ１よりも抵抗素子Ｒ１を２／３薄く且つ２／３短く形成することにより実現される。また、抵抗素子Ｒ３，Ｒ４についても同様に、抵抗素子Ｒ４を抵抗素子Ｒ３よりも２／３薄く２／３短く形成することにより、これら抵抗素子Ｒ３，Ｒ４の抵抗値を略一致させることができる。
【００４７】
磁界変化検出部１０’は、より具体的には図４に示すような構造からなる。図４は本実施形態の磁界変化検出部１０’の構成を示す平面図である。
【００４８】
磁界変化検出部１０’は、第１の実施形態の磁界変化検出部１０と同様に、Ｓｉ基板３１上に、磁気抵抗素子ＭＲ１、抵抗素子Ｒ１，Ｒ３，Ｒ４を構成する半導体膜（感磁部）や電極が形成される。基板３１における磁界変化検出部１０’の形成領域の第二方向（図４における横方向）に沿った一方端には、グランド接続するためのグランド接続用電極３９２１，３９２２と、定電圧信号ＶｏｕｔＲの出力端子である電圧出力用電極３９３２が形成されている。他方端には、磁界変化検出信号Ｖｏｕｔψを出力する電圧出力用電極３９３１と、印加電圧Ｖｉｎを与える電圧入力用電極３９１１，３９１２が形成されている。これら電圧入力用電極３９１１，３９１２、グランド接続用電極３９２１，３９２２、および電圧出力用電極３９３１，３９３２は導電性材料からなる。
【００４９】
基板３１における第二方向の一方端と他方端との間の領域には、磁気抵抗素子ＭＲ１を構成する感磁部３２１１，３２２１，３２３１および接続ライン電極３４１１，３４２１，３４３１，３４４１と、抵抗素子Ｒ１を構成する感磁部３３１１，３３２１および接続ライン電極３５１１，３５２１，３４４１と、一方の抵抗素子Ｒ３を構成する感磁部３３１２，３３２２，３３３２および接続ライン電極３５１２，３５２２，３５３２，３５４２と、他方の抵抗素子Ｒ４を構成する感磁部３２１２，３２２２および接続ライン電極３４１２，３４２２，３５４２とが形成されている。磁気抵抗素子ＭＲ１を構成する感磁部３２１１，３２２１，３２３１には短絡電極が形成され、抵抗素子Ｒ１，Ｒ３，Ｒ４を構成する他の感磁部には短絡電極が形成されていない。
【００５０】
磁気抵抗素子ＭＲ１を構成する感磁部３２１１，３２２１，３２３１は、接続ライン電極３４１１，３４２１，３４３１，３４４１により、直列接続されている。そして、これら感磁部および接続ライン電極からなる直列接続部により、磁気抵抗素子ＭＲ１は、グランド接続用電極３９２１と電圧出力用電極３９３１の間に接続される構造となる。
【００５１】
抵抗素子Ｒ１を構成する感磁部３３１１，３３２１は接続ライン電極３５１１，３５２１，３４４１により直列接続されている。そして、これら感磁部および接続ライン電極からなる直列接続部により、抵抗素子Ｒ１は、電圧入力用電極３９１１と電圧出力用電極３９３１との間に接続される構造となる。
【００５２】
一方の抵抗素子Ｒ３を構成する感磁部３３１２，３３２２，３３３２は、接続ライン電極３５１２，３５２２，３５３２，３５４２により直列接続されている。そして、これら感磁部および接続ライン電極からなる直列接続部により、一方の抵抗素子Ｒ３は、電圧入力用電極３９１２と電圧出力用電極３９３２との間に接続される構造となる。
【００５３】
他方の抵抗素子Ｒ４を構成する感磁部３２１２，３２２２は、接続ライン電極３４１２，３４２２，３５４２により直列接続されている。そして、これら感磁部および接続ライン電極からなる直列接続部により、他方の抵抗素子Ｒ４は、グランド接続用電極３９２２と電圧出力用電極３９３２との間に接続される構造となる。
【００５４】
このように、磁気抵抗素子ＭＲ１と抵抗素子Ｒ１，Ｒ３，Ｒ４とは、所謂ミアンダ形状で形成され、且つ、磁気抵抗素子ＭＲ１を構成する全ての感磁部と抵抗素子Ｒ１，Ｒ３，Ｒ４を構成する全ての感磁部とは、長尺方向が被検出体の搬送方向である第二方向に沿った状態で、且つ第一方向に沿って順に配置された構成となる。
【００５５】
このような構造の磁界変化検出部１０’から出力される磁界変化検出信号Ｖｏｕｔψは、図３（Ｂ）に示すように、
Ｖｏｕｔψ＝Ｖｉｎ＊ＭＲ１／（ＭＲ１＋Ｒ１）
で表され、磁気抵抗素子ＭＲ１と抵抗素子Ｒ１との分圧電圧からなる。
【００５６】
このため、磁界変化検出信号Ｖｏｕｔψは、図３（Ｂ）に示すように、被検出体が通過していない状態での磁気抵抗素子ＭＲ１の抵抗値に応じたオフセット電圧を含むとともに、被検出体の通過によりオフセット電圧よりも高い電圧レベルで電圧増加および電圧低下する有効変動成分とを含む波形となる。なお、このオフセット電圧は、上述のように非検知時の磁気抵抗素子ＭＲ１の抵抗値と、抵抗素子Ｒ１の抵抗値とを略一致するように設定しているので、Ｖｉｎとグランドレベルとの中間電圧に近い値となる。
【００５７】
一方で、定電圧信号ＶｏｕｔＲは、抵抗素子Ｒ３と抵抗素子Ｒ４との抵抗値が一致するように設定されているので、
ＶｏｕｔＲ＝Ｖｉｎ／２
で表され、Ｖｉｎとグランドレベルとの中間電圧に相当する一定の電圧からなる。
【００５８】
前段差動増幅部４０は、オペアンプＯＰｆと抵抗素子Ｒｆａ，Ｒｆｂ，Ｒｆｃ，Ｒｆｄを備えた差動増幅回路からなる。
【００５９】
具体的には、オペアンプＯＰｆの非反転入力端子には、抵抗素子Ｒｆａを介して、磁界変化検出部１０’の磁界変化検出信号Ｖｏｕｔψの出力端が接続されており、磁界変化検出信号Ｖｏｕｔψが入力される。また、非反転入力端子は、抵抗素子Ｒｆｃを介してグランドに接続されている。
【００６０】
オペアンプＯＰｆの反転入力端子には、抵抗素子Ｒｆｂを介して磁界変化検出部１０’の定電圧信号ＶｏｕｔＲの出力端が接続されており、定電圧信号ＶｏｕｔＲが入力される。また、オペアンプＯＰｆの出力端子は抵抗素子Ｒｆｄを介して、反転入力端子に接続している。このような構成とし、抵抗素子Ｒｆｂ，Ｒｆｄの抵抗比を適宜設定することで、磁界変化検出信号Ｖｏｕｔψから定電圧信号ＶｏｕｔＲを差分して、所定のゲインＫｆで増幅する差動増幅回路が構成される。
【００６１】
そして、このように前段差動増幅部４０では、磁界変化検出信号Ｖｏｕｔψからオフセット分に略相当する定電圧信号ＶｏｕｔＲが差分された上で増幅されるので、磁界変化検出信号Ｖｏｕｔψのオフセット電圧がほぼ除去される。これにより、磁界変化検出信号Ｖｏｕｔψの有効変動成分のみがゲインＫｆで増幅されたものと同じになり、図３（Ｃ）に示すように、オフセット成分が低減され、有効変動成分が増幅された補正後検出信号Ｖｏｕｔψ’を得ることができる。
【００６２】
このように生成された補正検出信号Ｖｏｕｔψ’は、上述の第１の実施形態と同様に、積分部２０へ入力されるとともに、差動増幅部３０の抵抗素子Ｒａを介してオペアンプＯＰの非反転入力端子へ与えられる。
【００６３】
積分部２０は、補正検出信号Ｖｏｕｔψ’を積分処理することで、図３（Ｄ）に示すような積分信号ＶｏｕｔＩ’を生成する。積分信号ＶｏｕｔＩ’は、差動増幅部３０の抵抗素子Ｒｂを介してオペアンプＯＰの反転入力端子へ与えられる。
【００６４】
差動増幅部３０は、補正検出信号Ｖｏｕｔψ’に対して、積分信号ＶｏｕｔＩ’を差分した状態で増幅処理を行うので、補正検出信号Ｖｏｕｔψ’のオフセット電圧も除去され、補正検出信号Ｖｏｕｔψ’の有効変動成分のみがゲインＫ’で増幅される。これにより、図３（Ｅ）に示すように、さらにオフセット成分が除去され、且つより有効変動成分のレベルが高いセンサ検出信号Ｖｏｕｔを得ることができる。
【００６５】
なお、このような構成では、前段差動増幅回路４０でオフセット成分が抑圧されているので、最終段である差動増幅部３０では、ゲインＫ’の値を非常に大きく取ることが可能になる。したがって、本実施形態の構成を用いることで、第１の実施形態の構成よりも大きなゲインを設定することができ、センサ検出信号Ｖｏｕｔの有効変動成分のレベルを非常に高くすることができる。これにより、より確実且つ高精度に検出可能な磁気センサを実現することができる。
【００６６】
図５は、本実施形態の構成を用いた場合でのオフセット実験結果を示すグラフである。図５に示すように、本実施形態の構成を用いることで、磁界変化検出信号Ｖｏｕｔψと定電圧信号ＶｏｕｔＲの差が±０．５Ｖ程度になっても、センサ検出信号Ｖｏｕｔのオフセット電圧が±１．０Ｖ未満に抑圧することができる。これにより、オフセット電圧の殆ど無いセンサ検出信号Ｖｏｕｔを得ることができる。さらに、このような信号間の電位差から生じるオフセット電圧の遷移特性は、磁気抵抗素子や抵抗素子の温度特性等によるオフセット電圧の変動にも適用できる。したがって、本実施形態の構成を用いることで、磁気抵抗素子や抵抗素子の温度特性に影響されることなく、確実且つ高精度な磁気検出を行える磁気センサを実現することができる。
【００６７】
このように、前段差動増幅部４０で、磁界変化検出信号Ｖｏｕｔψのオフセット成分と定電圧信号ＶｏｕｔＲとに或程度の差が生じていても、積分部２０および差動増幅部３０で、これらに起因するオフセットが除去されるので、磁気抵抗素子ＭＲ１、抵抗素子Ｒ１，Ｒ３，Ｒ４に要求される精度や温度特性も極端に優れたものにする必要がない。これにより、設計が容易になるとともに、精度や温度特性が若干低下するような安価な素子であっても利用することができる。
【００６８】
さらに、上述のように磁気抵抗素子ＭＲ１と抵抗素子Ｒ１，Ｒ３，Ｒ４をミアンダ状に形成することで、第１の実施形態と同様に絶対磁気量からなる磁界変化検出信号を得ることができる。
【００６９】
次に、第３の実施形態に係る磁気センサについて図を参照して説明する。図６は、本実施形態に係る磁気センサの等価回路および動作説明を行うための図である。
【００７０】
本実施形態の磁気センサは、磁界変化検出部１０”の構成および前段差動増幅部４０’の各抵抗素子の抵抗値が異なるのみで、他の構成は第２の実施形態の磁気センサと同じである。
【００７１】
磁界変化検出部１０”は、抵抗素子Ｒ１と磁気抵抗素子ＭＲ１とからなる第１直列回路と、磁気抵抗素子ＭＲ２と抵抗素子Ｒ２を直列接続した第２直列回路とを備える。第１直列回路の抵抗素子Ｒ１側の端部は印加電圧Ｖｉｎの入力端子であり、直列回路の磁気抵抗素子ＭＲ１側の端部はグランドに接続されている。抵抗素子Ｒ１と磁気抵抗素子ＭＲ１との接続点は、第１磁界変化検出信号Ｖｏｕｔψ（＋）の出力端子である。
【００７２】
第２直列回路の磁気抵抗素子ＭＲ２側の端部は印加電圧Ｖｉｎの入力端子であり、第２直列回路の抵抗素子Ｒ２側の端部はグランドに接続されている。磁気抵抗素子ＭＲ２と抵抗素子Ｒ２との接続点は、第２磁界変化検出信号Ｖｏｕｔψ（−）の出力端子である。
【００７３】
磁気抵抗素子ＭＲ１，ＭＲ２は、第１の実施形態に示したように、磁界の変化に応じて高感度で抵抗値が変化する素子である。抵抗素子Ｒ１，Ｒ２は、磁界の変化に対応することなく定抵抗値となる素子である。この際、抵抗素子Ｒ１と被検出体の磁界を受けない状態での磁気抵抗素子ＭＲ１との分圧比と、被検出体の磁界を受けない状態での磁気抵抗素子ＭＲ２と抵抗素子Ｒ２との分圧比とは、略同じになるように設定されている。
【００７４】
磁界変化検出部１０”は、より具体的には図７に示すような構造からなる。図７は本実施形態の磁界変化検出部１０”の構成を示す平面図である。
【００７５】
磁界変化検出部１０”は、第２の実施形態の磁界変化検出部１０’と同様の構造からなり、Ｓｉ基板４１上に、磁気抵抗素子ＭＲ１，ＭＲ２および抵抗素子Ｒ１，Ｒ２を構成する半導体膜（感磁部）や電極が形成される。基板４１における磁界変化検出部１０”の形成領域の第二方向（図７における横方向）に沿った一方端には、グランド接続するためのグランド接続用電極４９２１，４９２２と、第２磁界変化検出信号Ｖｏｕｔψ（−）の出力端子である電圧出力用電極４９３２が形成されている。他方端には、第１磁界変化検出信号Ｖｏｕｔψ（＋）を出力する電圧出力用電極４９３１と、印加電圧Ｖｉｎを与える電圧入力用電極４９１１，４９１２が形成されている。これら電圧入力用電極４９１１，４９１２、グランド接続用電極４９２１，４９２２、および電圧出力用電極４９３１，４９３２は導電性材料からなる。
【００７６】
基板４１における第二方向の一方端と他方端との間の領域には、磁気抵抗素子ＭＲ１を構成する感磁部４２１１，４２２１，４２３１および接続ライン電極４４１１，４４２１，４４３１，４４４１と、抵抗素子Ｒ１を構成する感磁部４３１１，４３２１および接続ライン電極４５１１，４５２１，４４４１と、磁気抵抗素子ＭＲ２を構成する感磁部４３１２，４３２２，４３３２および接続ライン電極４５１２，４５２２，４５３２，４５４２と、抵抗素子Ｒ２を構成する感磁部４２１２，４２２２および接続ライン電極４４１２，４４２２，４５４２とが形成されている。磁気抵抗素子ＭＲ１を構成する感磁部４２１１，４２２１，４２３１および磁気抵抗素子ＭＲ２を構成する感磁部４３１２，４３２２，４３３２には短絡電極が形成され、抵抗素子Ｒ１，Ｒ２を構成する他の感磁部には短絡電極が形成されていない。
【００７７】
磁気抵抗素子ＭＲ１を構成する感磁部４２１１，４２２１，４２３１は、接続ライン電極４４１１，４４２１，４４３１，４４４１により、直列接続されている。そして、これら感磁部および接続ライン電極からなる直列接続部により、磁気抵抗素子ＭＲ１は、グランド接続用電極４９２１と電圧出力用電極４９３１の間に接続される構造となる。
【００７８】
抵抗素子Ｒ１を構成する感磁部４３１１，３３２１は接続ライン電極４５１１，４５２１，４４４１により直列接続されている。そして、これら感磁部および接続ライン電極からなる直列接続部により、抵抗素子Ｒ１は、電圧入力用電極４９１１と電圧出力用電極４９３１との間に接続される構造となる。
【００７９】
磁気抵抗素子ＭＲ２を構成する感磁部４３１２，４３２２，４３３２は、接続ライン電極４５１２，４５２２，４５３２，４５４２により直列接続されている。そして、これら感磁部および接続ライン電極からなる直列接続部により、磁気抵抗素子ＭＲ２は、電圧入力用電極４９１２と電圧出力用電極４９３２との間に接続される構造となる。
【００８０】
抵抗素子Ｒ２を構成する感磁部４２１２，４２２２は、接続ライン電極４４１２，４４２２，４５４２により直列接続されている。そして、これら感磁部および接続ライン電極からなる直列接続部により、抵抗素子Ｒ２は、グランド接続用電極４９２２と電圧出力用電極４９３２との間に接続される構造となる。
【００８１】
このように、磁気抵抗素子ＭＲ１，ＭＲ２と抵抗素子Ｒ１，Ｒ２とは、所謂ミアンダ形状で形成され、且つ、磁気抵抗素子ＭＲ１，ＭＲ２を構成する全ての感磁部と抵抗素子Ｒ１，Ｒ２を構成する全ての感磁部とは、長尺方向が被検出体の搬送方向である第二方向に沿った状態で、且つ第一方向に沿って順に配置された構成となる。
【００８２】
このような構造の磁界変化検出部１０”から出力される第１磁界変化検出信号Ｖｏｕｔψ（＋）は、磁気抵抗素子ＭＲ１が電圧出力端子よりもグランド側にあるので、図６（Ｂ）に示すように、
Ｖｏｕｔψ（＋）＝Ｖｉｎ＊ＭＲ１／（ＭＲ１＋Ｒ１）
で表される。
【００８３】
これにより、図６（Ｂ）に示すように、被検出体が通過していない状態で磁気抵抗素子ＭＲ１の抵抗値に応じたオフセット電圧からなり、被検出体の通過によりオフセット電圧よりも高い電圧レベルで電圧が増加および低下する有効変動成分（＋）を含む波形となる。
【００８４】
一方、第２磁界変化検出信号Ｖｏｕｔψ（−）は、磁気抵抗素子ＭＲ２が電圧出力端子よりも電圧入力端子側にあるので、図６（Ｂ）に示すように、
Ｖｏｕｔψ（−）＝Ｖｉｎ＊Ｒ２／（ＭＲ２＋Ｒ２）
で表される。
【００８５】
これにより、図６（Ｂ）に示すように、被検出体が通過していない状態で抵抗素子Ｒ２の抵抗値に応じたオフセット電圧からなり、被検出体の通過により当該オフセット電圧よりも低い電圧レベルで電圧が低下および増加する有効変動成分（−）を含む波形となる。
【００８６】
この際、上述のように、被検出体の搬送方向に対して直交する方向（図７の第一方向）に沿って磁気抵抗素子ＭＲ１，ＭＲ２の感磁部と、抵抗素子Ｒ１，Ｒ２の感磁部とが隣り合うように配置された一対の配列を複数並ばせることで、有効変動成分（＋）の極大タイミングと、有効変動成分（−）の極小タイミングとを略同じにすることができる。
【００８７】
前段差動増幅部４０’は、オペアンプＯＰｆと抵抗素子Ｒｆａ’，Ｒｆｂ’，Ｒｆｃ’，Ｒｆｄ’を備えた差動増幅回路からなり、第２の実施形態の前段差動増幅部４０と同じ構成からなる。このオペアンプＯＰｆの反転入力端子には、第２磁界変化検出信号Ｖｏｕｔψ（−）が入力され、非反転入力端子には第１磁界変化検出信号Ｖｏｕｔψ（＋）が入力される。これにより、前段差動増幅部４０’は、第１磁界変化検出信号Ｖｏｕｔψ（＋）に対して第２磁界変化検出信号Ｖｏｕｔψ（−）を差動増幅し、すなわち図６（Ｃ）に示すように、第１磁界変化検出信号Ｖｏｕｔψ（＋）と反転した第２磁界変化検出信号Ｖｏｕｔψ（−）を加算して、ゲインＫｆ’で増幅した合成検出信号Ｖｏｕｔψ”を出力する。この際、第１磁界変化検出信号Ｖｏｕｔψ（＋）のオフセット電圧と第２磁界変化検出信号Ｖｏｕｔψ（−）のオフセット電圧とは、略同じに設定されているので、差動増幅により相殺され、差動増幅後の合成検出信号Ｖｏｕｔψ”に含まれるオフセット電圧は、差動増幅前の各信号と比較して低減される。
【００８８】
積分部２０は、合成検出信号Ｖｏｕｔψ’を積分処理することで、図６（Ｄ）に示すような積分信号ＶｏｕｔＩ”を生成する。積分信号ＶｏｕｔＩ”は、差動増幅部３０の抵抗素子Ｒｂを介してオペアンプＯＰの反転入力端子へ与えられる。
【００８９】
差動増幅部３０は、合成検出信号Ｖｏｕｔψ”に対して、積分信号ＶｏｕｔＩ”を差分した状態で増幅処理を行うので、合成検出信号Ｖｏｕｔψ”のオフセット電圧も除去され、合成検出信号Ｖｏｕｔψ”の有効変動成分のみがゲインＫ”で増幅される。これにより、図６（Ｅ）に示すように、さらにオフセット成分が除去され、且つより有効変動成分のレベルが高いセンサ検出信号Ｖｏｕｔを得ることができる。
【００９０】
なお、このような構成では、前段差動増幅回路４０’でオフセット成分が抑圧されているので、最終段である差動増幅部３０では、ゲインＫ”の値を非常に大きく取ることが可能になる。したがって、本実施形態の構成を用いることで、第１の実施形態の構成よりも大きなゲインを設定することができ、センサ検出信号Ｖｏｕｔの有効変動成分のレベルを非常に高くすることができる。また、さらに、本実施形態の構成では、オフセット電圧に対して、有効変動成分が反転する二つの信号を差動増幅しているので、合成検出信号Ｖｏｕｔψ”の有効変動成分が元々大きなものとなる。したがって、本実施形態の構成を用いることで、さらに有効変動成分のレベルを非常に高くすることができる。これにより、さらに確実且つ高精度に検出可能な磁気センサを実現することができる。
【００９１】
また、本実施形態の構成を用いることで、磁気抵抗素子ＭＲ１と抵抗素子Ｒ１から得られる第１磁界変化検出信号Ｖｏｕｔψ（＋）、抵抗素子Ｒ２と磁気抵抗素子ＭＲ２から得られる第２磁界変化検出信号Ｖｏｕｔ（−）のオフセットを高精度に合わせ込まなくても、前段差動増幅部４０、積分部２０、および差動増幅部３０でオフセットが除去されるので、磁気抵抗素子ＭＲ１，ＭＲ２、抵抗素子Ｒ１，Ｒ２を厳密に設定する必要がない。これにより、設計が容易になるとともに、安価な素子を用いるもできる。
【００９２】
また、さらに、上述のように磁気抵抗素子ＭＲ１，ＭＲ２と抵抗素子Ｒ１，Ｒ２をミアンダ状に形成し、磁気抵抗素子ＭＲ１，ＭＲ２の感磁部と、抵抗素子Ｒ１，Ｒ２の感磁部とが隣り合うように配置された一対の配列を、感磁部の長手方向に対して垂直な方向に複数設けることで、第１、第２の実施形態と同様に絶対磁気量からなる磁界変化検出信号を得ることができる。
【００９３】
なお、上述の各実施形態では、積分部２０と差動増幅部３０との組を一段だけ用いた例を示したが、図８に示すように、積分部２０と差動増幅部３０との組を二段用いてもよく、さらに三段以上の多段接続にしても良い。図８は、二段接続による磁気センサの等価回路および動作説明を行うための図である。
【００９４】
図８に示すような二段接続や多段接続を行う場合において、各差動増幅部３０の前に積分部２０を設けることで、それぞれの積分部２０では、入力される検出信号のオフセットに相当する積分信号を生成することができる。これにより、各差動増幅部でオフセットが除去されるので、各段においてオフセット電圧に影響されることなく、多段増幅を行うことができる。これにより、磁界変化検出部の磁気抵抗素子が検出する有効変動成分のレベルが低くても、オフセットに影響されることなく、非常に高い信号レベルの検出信号を出力することができる。
【符号の説明】
【００９５】
１０，１０’，１０”−磁界変化検出部、２０−積分部、３０−差動増幅部、４０，４０’−前段差動増幅部
【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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