(57)【要約】【課題】  磁気抵抗効果素子を使用した磁気検出方法および磁気検出装置において、素子の特性にばらつきがあってもそのばらつきを補正した検知動作ができるようにする。【解決手段】  磁気抵抗効果素子と固定抵抗素子とが直列に接続されている磁気検出装置において、両素子に互いに逆向きの電流を与え、且つ外部磁界を変化させて、変化曲線αと変化曲線βを得て、両曲線αとβの交点ｋを求めることで、電源電圧の１／２の値を知ることができる。また出力が電源電圧の１／２となるときの外部磁界の大きさＨ１０を得ることができる。この情報からしきい値電圧Ｖ１１とＶ１２を設定することで、変化曲線αのオフセット量を実質的に補正するとができる。【選択図】図６
2008078745.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部磁界で電気抵抗が変化する磁気抵抗効果素子と、外部磁界で電気抵抗が変化しない固定抵抗素子とが直列に接続され、直列の前記磁気抵抗効果素子と前記固定抵抗素子に電圧が印加されて、前記磁気抵抗効果素子に外部磁界が与えられたときに、前記磁気抵抗効果素子と前記固定抵抗素子との間の中間出力から検知出力を得る磁気検出方法において、
前記中間出力がその出力範囲の１／２の値となるときの前記外部磁界の強度を検出し、検出された前記外部磁界の強度に応じて、前記中間出力から前記検知出力を得るためのしきい値を決めることを特徴とする磁気検出方法。
【請求項２】
前記外部磁界がゼロになったときの前記中間出力と、前記中間出力の出力範囲の１／２の値との差であるオフセット量を求め、このオフセット量に応じて前記しきい値を設定する請求項１記載の磁気検出方法。
【請求項３】
外部磁界で電気抵抗が変化する磁気抵抗効果素子と、外部磁界で電気抵抗が変化しない固定抵抗素子とが直列に接続され、直列の前記磁気抵抗効果素子と前記固定抵抗素子に電圧が印加されて、前記磁気抵抗効果素子に外部磁界が与えられたときに、前記磁気抵抗効果素子と前記固定抵抗素子との間の中間出力から検知出力を得る磁気検出方法において、
前記外部磁界がゼロになったときの前記中間出力と、前記中間出力の出力範囲の１／２の値との差であるオフセット量を求め、前記中間出力を前記オフセット量に応じて増減させて前記検知出力を得ることを特徴とする磁気検出方法。
【請求項４】
前記オフセット量に応じて増減させた出力が所定のしきい値を超えたときに前記検知出力を得る請求項３記載の磁気検出方法。
【請求項５】
前記磁気抵抗効果素子および前記固定抵抗素子に、第１の方向の電流とこれとは逆向きの第２の方向の電流を与え、且つ前記磁気抵抗効果素子に与える磁界の強度と方向とを変化させて、第１の方向の電流を与えたときと第２の方向の電流を与えたときとで同じ値となったときの前記中間出力を、その出力範囲の１／２の値とする請求項１ないし４のいずれかに記載の磁気検出方法。
【請求項６】
外部磁界で電気抵抗が変化する磁気抵抗効果素子と、外部磁界で電気抵抗が変化しない固定抵抗素子とが直列に接続され、直列の前記磁気抵抗効果素子と前記固定抵抗素子に電圧が印加されて、前記磁気抵抗効果素子に外部磁界が与えられたときに、前記磁気抵抗効果素子と前記固定抵抗素子との間の中間出力から検知出力を得る磁気検出装置において、
前記中間出力がその出力範囲の１／２の値となったときの前記外部磁界の強度に応じてしきい値を設定するしきい値設定部と、前記中間出力と前記しきい値設定部で設定されたしきい値とから前記検知出力を得る差動手段とが設けられていることを特徴とする磁気検出装置。
【請求項７】
外部磁界で電気抵抗が変化する磁気抵抗効果素子と、外部磁界で電気抵抗が変化しない固定抵抗素子とが直列に接続され、直列の前記磁気抵抗効果素子と前記固定抵抗素子に電圧が印加されて、前記磁気抵抗効果素子に外部磁界が与えられたときに、前記磁気抵抗効果素子と前記固定抵抗素子との間の中間出力から検知出力を得る磁気検出装置において、
前記外部磁界がゼロになったときの前記中間出力と、前記中間出力の出力範囲の１／２の値との差であるオフセット量を求め、前記中間出力を前記オフセット量に応じて増減させて前記検知出力を得る演算手段が設けられていることを特徴とする磁気検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気抵抗効果素子を使用して外部磁界の有無や強度を検出する磁気検出方法および磁気検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
外部環境によって抵抗値が変化する可変抵抗素子を使用して、前記外部環境の変化を検出する場合に、通常は、前記可変抵抗素子と、抵抗値が変化しない固定抵抗素子とが直列に接続されて、直列の前記可変抵抗素子と前記固定抵抗素子に直流の電圧が印加される。そして、前記可変抵抗素子と前記固定抵抗素子との中間の電位を検出することで、使用環境温度の影響を大きく受けることなく、可変抵抗素子の抵抗値の変化を検出することができる。【０００３】
また、外部磁場の有無や外部磁場の強度を検出する検出装置では、前記可変抵抗素子として磁気抵抗効果素子が使用されているものがある。この場合も、磁気抵抗効果素子と固定抵抗素子とが直列に接続されて、直列の両素子に電圧が印加され、両素子の中間から抵抗値の変化出力を得る構成とすることが好ましい。【０００４】
この種の検出装置では、固定抵抗素子の抵抗値を調整して、可変抵抗素子と固定抵抗素子との中間出力を調整することが必要である。好ましくは、前記中間出力は電源電圧の１／２の電圧値に設定され、外部磁界を検出する場合には、外部磁界がゼロのときに前記中間出力の電圧値が電源電圧の１／２に設定されることが好ましい。
【特許文献１】特開平６−２０３３３３号公報
【特許文献２】特開２００１−１６７９０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来は、中間出力の電圧を電源電圧の１／２に調整するために固定抵抗素子をトリミングするなどの加工を行っていた。そのため、調整作業が煩雑であった。また、固定抵抗素子をトリミングする調整作業では、前記中間出力の電圧値を電源電圧の１／２に高精度に合わせることが難しい。【０００６】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、固定抵抗素子の抵抗値の調整を不要にでき、または抵抗値の調整を行ったとしてもその調整作業をラフに行うことができ、しかも高精度な中間出力を得ることができる磁気検出方法および磁気検出装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、外部磁界で電気抵抗が変化する磁気抵抗効果素子と、外部磁界で電気抵抗が変化しない固定抵抗素子とが直列に接続され、直列の前記磁気抵抗効果素子と前記固定抵抗素子に電圧が印加されて、前記磁気抵抗効果素子に外部磁界が与えられたときに、前記磁気抵抗効果素子と前記固定抵抗素子との間の中間出力から検知出力を得る磁気検出方法において、
前記中間出力がその出力範囲の１／２の値となるときの前記外部磁界の強度を検出し、検出された前記外部磁界の強度に応じて、前記中間出力から前記検知出力を得るためのしきい値を決めることを特徴とするものである。【０００８】
上記磁気検出方法では、例えば、前記外部磁界がゼロになったときの前記中間出力と、
前記中間出力の出力範囲の１／２の値との差であるオフセット量を求め、このオフセット量に応じて前記しきい値を設定する。【０００９】
また、本発明は、外部磁界で電気抵抗が変化する磁気抵抗効果素子と、外部磁界で電気抵抗が変化しない固定抵抗素子とが直列に接続され、直列の前記磁気抵抗効果素子と前記固定抵抗素子に電圧が印加されて、前記磁気抵抗効果素子に外部磁界が与えられたときに、前記磁気抵抗効果素子と前記固定抵抗素子との間の中間出力から検知出力を得る磁気検出方法において、
前記外部磁界がゼロになったときの前記中間出力と、前記中間出力の出力範囲の１／２の値との差であるオフセット量を求め、前記中間出力を前記オフセット量に応じて増減させて前記検知出力を得ることを特徴とするものである。【００１０】
上記磁気検出方法では、例えば、前記オフセット量に応じて増減させた出力が所定のしきい値を超えたときに前記検知出力を得るものである。【００１１】
また、本発明は、前記磁気抵抗効果素子および前記固定抵抗素子に、第１の方向の電流とこれとは逆向きの第２の方向の電流を与え、且つ前記磁気抵抗効果素子に与える磁界の強度と方向とを変化させて、第１の方向の電流を与えたときと第２の方向の電流を与えたときとで同じ値となったときの前記中間出力を、その出力範囲の１／２の値とすることが好ましい。【００１２】
上記のように、第１の方向の電流と第２の方向の電流を与えることで、中間出力の出力範囲の１／２の値を、容易に且つ正確に知ることができる。【００１３】
また、本発明は、外部磁界で電気抵抗が変化する磁気抵抗効果素子と、外部磁界で電気抵抗が変化しない固定抵抗素子とが直列に接続され、直列の前記磁気抵抗効果素子と前記固定抵抗素子に電圧が印加されて、前記磁気抵抗効果素子に外部磁界が与えられたときに、前記磁気抵抗効果素子と前記固定抵抗素子との間の中間出力から検知出力を得る磁気検出装置において、
前記中間出力がその出力範囲の１／２の値となったときの前記外部磁界の強度に応じてしきい値を設定するしきい値設定部と、前記中間出力と前記しきい値設定部で設定されたしきい値とから前記検知出力を得る差動手段とが設けられていることを特徴とするものである。【００１４】
また、本発明は、外部磁界で電気抵抗が変化する磁気抵抗効果素子と、外部磁界で電気抵抗が変化しない固定抵抗素子とが直列に接続され、直列の前記磁気抵抗効果素子と前記固定抵抗素子に電圧が印加されて、前記磁気抵抗効果素子に外部磁界が与えられたときに、前記磁気抵抗効果素子と前記固定抵抗素子との間の中間出力から検知出力を得る磁気検出装置において、
前記外部磁界がゼロになったときの前記中間出力と、前記中間出力の出力範囲の１／２の値との差であるオフセット量を求め、前記中間出力を前記オフセット量に応じて増減させて前記検知出力を得る演算手段が設けられていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、磁気抵抗効果素子と固定抵抗素子の素子のばらつきなどにより、外部磁界がゼロのときの中間出力が、中間出力の出力範囲の１／２の値からずれていても、しきい値を調整したり、中間出力そのものを増減することにより、結果として、外部磁界がゼロのときに得られる前記中間出力が前記１／２の値に一致した素子を使用しているのと同じ精度で検知出力を得ることができる。【００１６】
よって、固定抵抗素子をトリミングして抵抗値を調整する作業などを不要にでき、または調整作業を行ったとしてもその調整はラフな作業でよくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は本発明の第１の実施の形態の磁気検出装置１を示す回路ブロック図である。
図１に示す磁気検出装置１は、磁気抵抗効果素子２０と固定抵抗素子２とを有しており、磁気抵抗効果素子２０と固定抵抗素子２は直列に接続されている。磁気抵抗効果素子２０と固定抵抗素子２との中間点３から得られる中間出力は、Ａ／Ｄ変換手段４によってアナログ値からディジタル値に変換され、演算部５に与えられる。演算部５にはメモリ６が接続されている。演算部５には、しきい値設定部７が接続されており、演算部５での演算処理結果に応じてしきい値設定部７においてしきい値が設定される。【００１８】
前記磁気抵抗効果素子２０と固定抵抗素子２との中間点３から得られる中間出力は、出力ライン８を経て比較回路１０に与えられる。前記しきい値設定部７で設定されたしきい値は、Ｄ／Ａ変換手段９でアナログ値に変換されて前記比較回路１０に与えられる。比較回路１０では、出力ライン８から得られた中間点３での電位と、Ｄ／Ａ変換されたしきい値とが比較され、中間点３から得られた中間出力の電位の絶対値がしきい値の絶対値を超えたときに、比較回路１０から検知出力が得られる。【００１９】
図１に示すように、磁気抵抗効果素子２０の端部２０ａは切換えスイッチ１１に接続され、固定抵抗素子２の端部２ａは切換えスイッチ１２に接続されている。切換えスイッチ１１は、磁気抵抗効果素子２０の端部２０ａを、例えば５Ｖの電源電圧Ｖｃｃが印加されている電源ライン１３と、接地ライン１４とに切換えるものであり、切換えスイッチ１２は、固定抵抗素子２の端部２ａを、電源ライン１３と接地ライン１５とに切換えるものである。また、切換えスイッチ１１と切換えスイッチ１２はトランジスタなどの能動素子で構成されており、制御部としても機能する演算部５からの指令により切換えられる。【００２０】
図３（Ａ）は、前記磁気抵抗効果素子２０の平面図であり、図４は磁気抵抗効果素子２０の素子部２１を示す断面図である。【００２１】
図３（Ａ）に示すように、磁気抵抗効果素子２０の素子部２１は複数設けられ、互いに平行に形成されている。図４の断面図に示すように、個々の素子部２１は、基板２２の上に、反強磁性層２３、固定磁性層２４、非磁性導電層２５、および自由磁性層２６の順に積層されて成膜され、自由磁性層２６の表面が保護層２７で覆われた巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）である。【００２２】
反強磁性層２３は、Ｉｒ−Ｍｎ合金（イリジウム−マンガン合金）などの反強磁性材料で形成されている。固定磁性層２４はＣｏ−Ｆｅ合金（コバルト−鉄合金）などの軟磁性材料で形成されている。非磁性導電層２５はＣｕ（銅）などである。自由磁性層２６は、Ｎｉ−Ｆｅ合金（ニッケル−鉄合金）などの軟磁性材料で形成されている。保護層２７はＴａ（タンタル）の層である。【００２３】
素子部２１では、反強磁性層２３と固定磁性層２４との反強磁性結合により、固定磁性層２４の磁化の方向が固定されている。図３（Ｂ）に示すように、個々の素子部２１では、固定磁性層２４の磁化の固定方向（Ｐ方向）が、左右方向に延びる個々の素子部２１に直交する向きである。【００２４】
図３（Ａ）に示すように、素子部２１は接続電極２８，２９によって２つずつ接続され、さらに、上下両端部に位置する素子部２１には引き出し電極３１，３２が接続されている。よって、各素子部２１は直列に接続され、ミアンダ型パターンが構成されている。【００２５】
図３（Ａ）に示すように、各素子部２１では、右側にマグネット３３が左側にマグネット３４が設けられて、各素子部２１に対して、その長手方向である図示左方向へバイアス磁界が与えられている。よって、外部磁界が与えられていないときには、自由磁性層２６内がバイアス方向（Ｂ方向）に単磁区化されている。バイアス方向（Ｂ方向）と固定磁性層２４の磁化の固定方向（Ｐ方向）とは、互いに直交している。【００２６】
図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、磁気抵抗効果素子２０は、外部磁界のうちの素子部２１の長手方向と直交する向きの成分を検出することができる。外部磁界の向きは、固定磁性層２４の磁化の固定方向（Ｐ方向）と正反対の向きが（＋）方向であり、固定磁性層２４の磁化の固定方向（Ｐ方向）と同じ向きが（−）方向である。【００２７】
図３（Ｂ）に示すように、（＋）方向の外部磁界が与えられると、バイアス磁界Ｂが作用している自由磁性層２６内の磁化の方向が（＋）方向、すなわち固定磁性層２４の磁化の固定方向（Ｐ方向）と同じ方向へ向けられる。このとき磁気抵抗効果素子２０の電気抵抗が高くなる。（−）方向の外部磁界が与えられると、自由磁性層２６内の磁化の方向が（−）方向、すなわち固定磁性層２４の磁化の固定方向（Ｐ方向）と同じ方向へ向けられる。このとき磁気抵抗効果素子２０の電気抵抗が低下する。【００２８】
図１に示す固定抵抗素子２は、固定抵抗器や、図３（Ａ）に示す素子部２１と同じ材料で且つ外部磁界に反応しないように、例えば非磁性導電層２５と自由磁性層２６を上下逆に積層したものなどで構成される。【００２９】
図１において、磁気抵抗効果素子２０と固定抵抗素子２に第１の方向であるＡ１方向への直流電流を与え、または第２の方向であるＡ２方向へ直流電流を与えた状態で、且つ磁気抵抗効果素子２０に外部磁界が作用していないときに、磁気抵抗効果素子２０と固定抵抗素子２との中間点３の中間出力の電圧が、電源電圧Ｖｃｃの１／２となることが好ましい。すなわち、磁気抵抗効果素子２０に（−）方向と（＋）方向の外部磁界を、その大きさを変化させながら与え、（−）方向の外部磁界の最大値の絶対値と（＋）方向の外部磁界の最大値の絶対値とが同じであるときの、中間点３の出力範囲（電圧の変化幅）をＷ（図５参照）としたときに、外部磁界が作用していないときの中間点３の電位が、出力範囲Ｗの中点に位置していることが好ましい。【００３０】
しかし、実際には、固定抵抗素子２をトリミングする調整などを精度良く行わないかぎり、外部磁界が作用していないときの中間点３の電圧を電源電圧Ｖｃｃの１／２に設定することは難しい。図５は、横軸に外部磁界Ｈの向きおよびその大きさを示し、縦軸に中間点３の電位と接地電位との電圧Ｖを示している。図５に示す例では、外部磁界が作用していないときの（Ｈ＝０のときの）、中間点３の電圧Ｖａが、電源電圧Ｖｃｃの１／２よりも低い値である。また、磁気抵抗効果素子２０に対して、（＋）方向へＷ０の大きさの外部磁界が与えられたときに、中間点３の電圧Ｖが電源電圧Ｖｃｃの１／２となっている。【００３１】
この種の磁気検出装置では、図５に示すように、中間点３の電圧としきい値電圧Ｖ１とを比較し、または中間点３の電圧としきい値電圧Ｖ２とを比較し、中間点３の電圧Ｖがしきい値電圧Ｖ１を超えたときに、（＋）方向の外部磁界が作用したと判断し、中間点３の電圧Ｖが、しきい値電圧Ｖ２よりも小さくなったときに、（−）方向の外部磁界が作用したと判断するのが一般的である。【００３２】
しかし、図５に示すように、外部磁界Ｈと中間点３の電圧Ｖの出力範囲Ｗが、外部磁界Ｈ＝０のときの電圧Ｖａに対して非対称である場合には、（＋）方向の外部磁界が予定よりもかなり大きくならない限り、電圧Ｖがしきい値電圧Ｖ１を超えることができず、逆に（−）方向への微細な外部磁界が作用しただけで、中間点３の電圧Ｖがしきい値電圧Ｖ２よりも低くなってしまう。【００３３】
よって、図５に示すように、外部磁界Ｈと中間点３の電圧Ｖとの関係を示す特性線図が、非対称の場合には、外部磁界を正確に測定できなくなる。【００３４】
そこで、図１に示す実施の形態の磁気検出装置１では、前記特性線図の非対称性を回路上で補正できるようにしている。以下、前記磁気検出装置１を使用した磁気検出方法を説明する。【００３５】
まず、図１に示す切換えスイッチ１１と切換えスイッチ１２を制御して、磁気抵抗効果素子２０の端部２０ａを電源ライン１３に接続し、固定抵抗素子２の端部２ａを接地ライン１５に接続する。その結果、磁気抵抗効果素子２０と固定抵抗素子２に第１の方向であるＡ１方向へ直流電流が与えられる。そして、磁気抵抗効果素子２０に対して、（−）方向への外部磁界を所定の最大値からゼロとなるまで変化させて与え、続けてゼロから（＋）方向への外部磁界を所定の最大値となるまで変化させて与える。ただし、（−）方向の最大値となる外部磁界の大きさの絶対値と、（＋）方向の最大値となる外部磁界の大きさの絶対値を同じとする。【００３６】
このときの中間点３での電圧Ｖは、図１に示すＡ／Ｄ変換手段４でディジタル値に変換されて演算部５に与えられる。演算部５では、図６において実線で示すように、外部磁界Ｈの大きさと中間点３の電圧Ｖとの変化曲線αをプロットして生成し、メモリ６に記憶させる。【００３７】
次に、切換えスイッチ１１と切換えスイッチ１２を制御して、磁気抵抗効果素子２０の端部２０ａを接地ライン１４に接続し、固定抵抗素子２の端部２ａを電源ライン１３に接続して、固定抵抗素子２と磁気抵抗効果素子２０に第２の方向であるＡ２方向の直流電流を与える。そして、Ａ１方向へ直流電流を与えたときと同じ大きさの外部磁界を（−）方向から（＋）方向へその大きさを徐々に変化させながら与える。このとき、（−）方向の最大値となる外部磁界の大きさの絶対値と、（＋）方向の最大値となる外部磁界の大きさの絶対値が互いに同じであり、これら絶対値は、電流をＡ１方向へ与えて測定したときのそれぞれの絶対値と同じに設定する。【００３８】
このときの中間点３での電圧Ｖは、図１に示すＡ／Ｄ変換手段４でディジタル値に変換されて演算部５に与えられる。演算部５では、図６において破線で示すように、外部磁界Ｈの大きさと中間点３の電圧Ｖとの変化曲線βをプロットして生成し、メモリ６に記憶させる。【００３９】
図６に示すように、変化曲線αと変化曲線βの交点ｋは、中間点３の出力電圧がその出力範囲Ｗの１／２になる点、すなわち中間点３の出力電圧が電源電圧Ｖｃｃの１／２となる点である。したがって、図１に示す演算部５において、変化曲線αに基づく電圧と変化曲線βに基づく電圧との差がゼロとなる電圧を求めることによって、電源電圧Ｖｃｃの１／２の値を求めることができ、且つ変化曲線αの電圧ＶがＶｃｃ／２となるときの外部磁界の大きさＨ１０を求めることができる。【００４０】
さらに、演算部５では、Ａ１方向の電流が与えられているときの変化曲線αから、外部磁界Ｈがゼロのときの中間点３の電圧Ｖｂを求めることができる。この電圧ＶｂとＶｃｃ／２との差が、Ａ１方向の電流を与えたときの変化曲線αの電圧Ｖのオフセット量である。また、外部磁界Ｈがゼロのときの中間点３の電圧Ｖｂと、前記交点ｋでの外部磁界の大きさＨ１０とを知ることにより、変化曲線αにおいて斜めにほぼ直線状に延びる部分の傾きを知ることができる。【００４１】
演算部５からしきい値設定部７に対して、前記オフセット量｛（Ｖｃｃ／２）−Ｖｂ｝に関するデータと、変化曲線αの斜めにほぼ直線状に延びる部分の傾きに関するデータが与えられると、しきい値設定部７では、前記オフセット量を考慮したしきい値電圧Ｖ１１とＶ１２が設定される。【００４２】
このしきい値電圧Ｖ１１とＶ１２は次のようにして設定される。図６に示すように、磁気抵抗効果素子２０と固定抵抗素子２にＡ１方向の直流電流が与えられたときに、外部磁界Ｈが基準値Ｈａを超えると、中間点３の電圧Ｖがしきい値電圧Ｖ１１を超えるようにし、外部磁界Ｈが基準値Ｈｂを下回ると、中間点３の電圧Ｖがしきい値電圧Ｖ１２を下回るように設定する。なお、基準値Ｈａと基準値Ｈｂは、磁界の方向が逆であるが、磁界の大きさの絶対値は互いに同一である。【００４３】
このように、変化曲線αと変化曲線βとから交点ｋを求め、さらにオフセット量｛（Ｖｃｃ／２）−Ｖｂ｝を求め、これら情報に基づいて、しきい値電圧Ｖ１１およびしきい値電圧Ｖ１２を設定することにより、変化曲線αの非対称性とオフセット量を回路上で補正することができる。その結果、外部磁界がＨａを超えたときに検知出力が得られ、外部磁界がＨｂを下回ったときに検知出力が得られ、外部磁界Ｈａと外部磁界Ｈｂの絶対値を同じ値にすることが可能となる。【００４４】
図１に示す磁気検出装置１で外部磁界を測定するときには、切換えスイッチ１１で、磁気抵抗効果素子２０の端部２０ａを電源ライン１３に接続し、切換えスイッチ１２で、固定抵抗素子２の端部２ａを接地ライン１５に接続して、磁気抵抗効果素子２０と固定抵抗素子２にＡ１方向の電流を与える。【００４５】
このときの磁気検出装置１の中間点３での電圧は、検出ライン８から比較回路１０に与えられ、またしきい値設定部７で設定されたしきい値電圧Ｖ１１としきい値電圧Ｖ１２がＤ／Ａ変換手段９でアナログ値に変換されて、比較回路１０に与えられる。よって、中間点３の電圧Ｖがしきい値電圧Ｖ１１を超えたときに、比較回路１０から「１」の検知出力が得られる。また、中間点３の電圧Ｖがしきい値電圧Ｖ１２を下回ったときに、比較回路１０から「１」の検知出力が得られる。【００４６】
よって、（＋）側の外部磁界が所定値を超えたときと、（−）側の外部磁界が所定値を超えたときの双方において、検知出力を得ることができ、検知出力を得たときの（＋）側の外部磁界の絶対値と、検知出力を得たときの（−）側の外部磁界の絶対値とが同じとなる。【００４７】
図２は本発明の第２の実施の形態の磁気検出装置１０１を示すブロック図である。図２に示す磁気検出装置１０１と図１に示す磁気検出装置１とで同じ構成部分は同じ符号を付して詳しい説明を省略する。【００４８】
図２に示す磁気検出装置１０１では、外部磁界を測定しているときの中間点３の電圧が、Ａ／Ｄ変換手段４でディジタル値に変換されて演算部５に与えられるが、さらに前記中間点３の電圧は、演算部５で補正されて、Ｄ／Ａ変換手段９によりアナログ値に変換されてから比較回路１０に与えられる。またしきい値設定部１０７では、図７に示すように値が固定されたしきい値電圧Ｖ１０１としきい値電圧Ｖ１０２が設定されて保持されている。【００４９】
図２に示す磁気検出装置１０１を使用した磁気検出方法を説明する。
まず、図１に示した磁気検出装置１での磁気検出方法と同様に、切換えスイッチ１１と切換えスイッチ１２を切換えて、磁気抵抗効果素子２０と固定抵抗素子２に対してＡ１方向の電流を与え、且つ外部磁場Ｈの大きさを変化させて、図６に実線で示す変化曲線αを得る。次に、磁気抵抗効果素子２０と固定抵抗素子２に対してＡ２方向の電流を与え、且つ外部磁場Ｈの大きさを変化させて、図６において破線で示す変化曲線βを得る。演算部５では、変化曲線αと変化曲線βとの差を演算することで、両変化曲線αとβとの交点ｋを求める。このときの中間点３の電圧をメモリ６に記憶させる。交点ｋを求めたときの中間点３の電圧が電源電圧Ｖｃｃの１／２である。すなわち、中間点３の電圧の出力範囲Ｗの中点の電位である。【００５０】
次に、Ａ１方向の電流を与え、且つ磁気抵抗効果素子２０に外部磁界が与えられていない状態（Ｈ＝０）のときの中間点３の電圧Ｖｂを得て、演算部５では、交点ｋを求めたときの中間点３の電圧と前記電圧Ｖｂとの差を求める。この差は、Ａ１方向の電流を与えたときの変化曲線αのオフセット量｛（Ｖｃｃ／２）−Ｖｂ｝である。このオフセット量がメモリ６に記憶される。【００５１】
この磁気検出装置１０１を使用して外部磁界を検出するときには、切換えスイッチ１１と１２を切換えて、磁気抵抗効果素子２０と固定抵抗素子２に対してＡ１方向への電流を与える。この測定状態で、中間点３で得られる電圧は、Ａ／Ｄ変換手段４でディジタル値に変換されて演算部５に与えられる。演算部５では、中間点３から得られた電圧に前記オフセット量を加算して、Ｄ／Ａ変換手段９でアナログ値に変換する。【００５２】
Ｄ／Ａ変換手段９から得られる出力は、図７において破線で示す補正曲線α１である。この補正曲線α１は、非対称でオフセットされている中間点３の電圧の変化曲線αに対してオフセット量を補正したものとなる。【００５３】
よって、しきい値設定部１０７で設定されるしきい値電圧Ｖ１０１とＶ１０２は、その極性が異なるが電圧の絶対値が同じ値としておけばよい。補正曲線α１で得られる出力としきい値電圧Ｖ１０１とＶ１０２が比較回路１０に与えられることにより、外部磁界がＨｃを超えると比較回路１０から検知出力「１」が得られ、外部磁界がＨｄを下回ると比較回路１０から検知出力「１」が得られる。前記ＨｂとＨｃは磁界の大きさの絶対値が同じである。【００５４】
なお、前記実施の形態の磁気検出装置１と１０１では、その装置内に位置する切換えスイッチ１１，１２および演算部５により、図６に示す変化曲線αとβを得て、交点ｋおよび電圧Ｖｂなどを得られるようにしているが、磁気検出装置の製造過程において、素子にＡ１方向とＡ２方向の電流を与え、図６に示すしきい値電圧Ｖ１１とＶ１２を求めてメモリ６に記憶させ、または図７に示す特性値のＶｃｃ／２およびＶｂの値から求められるオフセット量をメモリ６に記憶さえてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第１の実施の形態の磁気検出装置を示すブロック図、
【図２】本発明の第２の実施の形態の磁気検出装置を示すブロック図、
【図３】（Ａ）は磁気抵抗効果素子の平面図、（Ｂ）は磁化および磁界の方向の説明図、
【図４】磁気抵抗効果素子の素子部の断面図、
【図５】オフセットを有する中間出力と外部磁界との関係を示す変化曲線、
【図６】第１の実施の形態の磁気検出方法を説明する線図、
【図７】第２の実施の形態の磁気検出方法を説明する線図、
【符号の説明】
【００５６】
１，１０１  磁気検出装置
２  固定抵抗素子
３  中間点
４  Ａ／Ｄ変換手段
５  演算部
６  メモリ
７，１０７  しきい値設定部
８  出力ライン
９  Ｄ／Ａ変換手段
１０  比較回路
１１，１２  切換えスイッチ
１３  電源ライン
１４，１５  接地ライン
２０  磁気抵抗効果素子、
【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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【国際調査報告】
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