(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元平面上において互いに直交する軸上に配置された第一および第二の磁気センサからの出力をそれぞれＸ成分およびＹ成分とするベクトルを用いて、前記第一および第二の磁気センサの磁界に対する相対的な回転角度を求める回転角度センサであって、
前記第一の磁気センサからの入力信号を保持して出力する第一のサンプルアンドホールド部と、
前記第二の磁気センサからの入力信号を保持して出力する第二のサンプルアンドホールド部と、
前記第一のサンプルアンドホールド部からの信号と、所定の角度に対応する正弦または余弦とを乗算する第一の乗算部と、
前記第二のサンプルアンドホールド部からの信号と、所定の角度に対応する正弦、余弦、所定の乗算係数のいずれかと、を乗算する第二の乗算部と、
前記第一の乗算部からの出力信号と第二の乗算部からの出力信号とを加減算する加算部と、
前記加算部からの信号に基づき、前記回転角度を算出する信号制御部と
を備え、
前記信号制御部は、角度算出動作と振幅算出動作とを切り替える切替信号を前記第一および第二のサンプルアンドホールド部に入力し、
前記第一のサンプルアンドホールド部は、前記信号制御部からの切替信号に基づき、角度算出動作時には前記第一の磁気センサからの出力信号が入力され、振幅算出動作時には前記加算部からの出力信号が入力され、
前記第二のサンプルアンドホールド部は、前記信号制御部からの切替信号に基づき、角度算出動作時には前記第二の磁気センサからの出力信号が入力され、振幅算出動作時には基準信号が入力されることを特徴とする回転角度センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の回転角度センサを用いた前記ベクトルの振幅算出方法であって、
前記第一および第二のサンプルアンドホールド部に入力される信号を、それぞれ前記第一および第二の磁気センサからの出力信号に設定して前記ベクトルの回転角度を算出した後に、前記加算部から、前記ベクトルの振幅信号（Vx’）を出力するステップと、
前記信号制御部からの切替信号に基づき、前記第一のサンプルアンドホールド部に入力される信号を前記加算部からの出力信号に設定し、前記第二のサンプルアンドホールド部に入力される信号を前記基準信号に設定するステップと、
前記基準信号と、所定の乗算係数とを乗算し、前記第二の乗算部から乗算信号（Kdet×Vmd）を出力するステップと、
前記振幅信号と、前記乗算信号とを逐次比較するステップと、
前記逐次比較の結果に基づき、量子化された振幅を算出するステップと
を含むことを特徴とする振幅算出方法。
【請求項３】
２次元平面上において互いに直交する軸上に配置された第一および第二の磁気センサからの出力をそれぞれＸ成分およびＹ成分とするベクトルを用いて、前記第一および第二の磁気センサの磁界に対する相対的な回転角度を求める回転角度センサであって、
前記第一の磁気センサの出力信号と、所定の角度に対応する正弦または余弦とを乗算する第一の乗算部と、
前記第二の磁気センサの出力信号と、所定の角度に対応する正弦、余弦、所定の乗算係数のいずれかと、を乗算する第二の乗算部と、
前記第一の乗算部からの出力信号と第二の乗算部からの出力信号とを加減算する加算部と、
前記加算部からの信号に基づき、前記回転角度を算出する信号制御部と
を備え、
前記信号制御部は、角度算出動作と振幅算出動作とを切り替える切替信号を出力し、
前記第一の乗算部は、前記信号制御部からの切替信号に基づき、角度算出動作時には前記第一の磁気センサからの出力信号が入力され、振幅算出動作時には前記加算部からの出力信号が入力され、
前記第二の乗算部は、前記信号制御部からの切替信号に基づき、角度算出動作時には前記第二の磁気センサからの出力信号が入力され、振幅算出動作時には基準信号が入力されることを特徴とする回転角度センサ。
【請求項４】
請求項３に記載の回転角度センサを用いた前記ベクトルの振幅算出方法であって、
前記第一および第二の乗算部に入力される信号を、それぞれ前記第一および第二の磁気センサからの出力信号に設定して前記ベクトルの回転角度を算出した後に、前記加算部から、前記ベクトルの振幅信号（Vx’）を出力するステップと、
前記信号制御部からの切替信号に基づき、前記第一の乗算部に入力される信号を前記加算部からの出力信号に設定し、前記第二の乗算部に入力される信号を前記基準信号に設定するステップと、
前記基準信号と、所定の乗算係数とを乗算し、前記第二の乗算部から乗算信号（Kdet×Vmd）を出力するステップと、
前記振幅信号と、前記乗算信号とを逐次比較するステップと、
前記逐次比較の結果に基づき、量子化された振幅を算出するステップと
を含むことを特徴とする振幅算出方法。
【請求項５】
前記信号制御部は、振幅算出動作時に、前記第一および第二の乗算部に制御信号を出力して前記ベクトルの振幅の逐次比較ＡＤ変換による量子化を実行させることを特徴とする請求項１または請求項３に記載の回転角度センサ。
【請求項６】
２次元平面上において互いに直交する軸上に配置された第一および第二の磁気センサからの出力をそれぞれＸ成分およびＹ成分とするベクトルを用いて、前記第一および第二の磁気センサの磁界に対する相対的な回転角度を求める回転角度センサであって、
前記第一の磁気センサの出力信号と、所定の角度に対応する正弦または余弦とを乗算する第一の乗算部と、
前記第二の磁気センサの出力信号と、所定の角度に対応する正弦、余弦、所定の乗算係数のいずれかと、を乗算する第二の乗算部と、
入力された信号を加減算する加算部と、
前記加算部からの信号に基づき、前記回転角度を算出する信号制御部と
を備え、
前記信号制御部は、角度算出動作と振幅算出動作とを切り替える切替信号を出力し、
前記加算部は、前記信号制御部からの切替信号に基づき、角度算出動作時には前記第一の乗算部からの出力信号と前記第二の乗算部からの出力信号が入力され、振幅算出動作時には前記加算部からの出力信号と前記第二の乗算部からの出力信号が入力され、
前記第二の乗算部は、前記信号制御部からの切替信号に基づき、角度算出動作時には前記第二の磁気センサからの出力信号が入力され、振幅算出動作時には基準信号が入力されることを特徴とする回転角度センサ。
【請求項７】
請求項６に記載の回転角度センサを用いた前記ベクトルの振幅算出方法であって、
前記第一および第二の乗算部に入力される信号を、それぞれ前記第一および第二の磁気センサからの出力信号に設定して前記ベクトルの回転角度を算出した後に、前記加算部から、前記ベクトルの振幅信号（Vx’）を出力するステップと、
前記信号制御部からの切替信号に基づき、前記加算部に入力される信号を前記加算部からの出力信号と前記第二の乗算部からの出力信号に設定し、前記第二の乗算部に入力される信号を前記基準信号に設定するステップと、
前記基準信号と、所定の乗算係数とを乗算し、前記第二の乗算部から乗算信号（Kdet×Vmd）を出力するステップと、
前記振幅信号と、前記乗算信号とを逐次比較するステップと、
前記逐次比較の結果に基づき、量子化された振幅を算出するステップと
を含むことを特徴とする振幅算出方法。
【請求項８】
前記信号制御部は、振幅算出動作時に、前記第二の乗算部に制御信号を出力して前記ベクトルの振幅の逐次比較ＡＤ変換による量子化を実行させることを特徴とする請求項６に記載の回転角度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転角度センサの信号振幅の量子化に関する。
【背景技術】
【０００２】
２次元アナログ信号からＡＤ変換を利用して回転体の角度を求める回転角度センサの普及が進んでいる。
【０００３】
図４は、磁気センサを利用した回転角度センサを説明する図である。図４において、プリント基板上にＸ軸磁気センサとＹ軸磁気センサが、互いに９０度の向きとなるように配置されている。そして、このプリント基板上の対向する位置に、回転体に固定された磁石が配置されている。また、プリント基板平面上に、回転体の中心軸の位置からＸ軸磁気センサの方向にＸ軸、Ｙ軸磁気センサの方向にＹ軸をとるＸＹ座標系が形成されている。そして、回転体の回転とともに、回転する磁石が回転磁場を生成する。図４において、ある時点における回転磁場の方向を示す磁場ベクトルがＸＹ座標系上に描かれ、Ｘ軸となす角がθ（単位：°）として描かれている。回転体が回転すると共に、この角度θが変化する。回転角センサはこの角度θを算出し出力する。
【０００４】
そして、回転磁場によって、Ｘ軸磁気センサからＸ成分として余弦波（または正弦波）が、Ｙ軸磁気センサからＹ成分として正弦波（または余弦波）が発生し、こうした磁気センサから出力される信号は、信号振幅をＶとして、それぞれ信号Ｖhx（＝Ｖｃｏｓ（θ））、Ｖhy（＝Ｖｓｉｎ（θ））として出力される。すなわち、
（Vhx,Vhy）＝（Ｖcos（θ）,Ｖsin（θ））・・・（１）
として、２次元信号として表すことができる。
【０００５】
この２次元信号Ｖhx，Ｖhyから、その角度成分θを直接ＡＤ変換するための回路が特許文献１において提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１９１１０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図５は、従来技術である特許文献１に係る回転角センサの構成を示す図である。
【０００８】
図５において、回転角度センサは、Ｘ軸磁気センサと、Ｙ軸磁気センサと、Ｘ軸信号増幅部と、Ｙ軸信号増幅部と、Ｘ軸信号Ｓ／Ｈ（サンプル・アンド・ホールド）部と、Ｙ軸信号Ｓ／Ｈ部と、Ｘ軸正弦波乗算部と、Ｙ軸正弦波乗算部と、加算部と、Ｖx’比較部と、Ｖy’比較部と、信号制御部とを備える。Ｘ軸正弦波乗算部と、Ｙ軸正弦波乗算部と、加算部と、Ｖx’比較部と、Ｖy’比較部と、信号制御部でベクトル回転演算部を構成している。ベクトル回転演算部は、特許文献１にあるように、２次元信号ベクトルを逐次回転し、回転後のベクトルのY成分と０とを逐次比較することによって角度を計算する。各軸信号Ｓ／Ｈ部とベクトル回転演算部とで角度算出部を構成している。
【０００９】
すなわち、回転角度センサは、回転体からの回転磁場によって、Ｘ、Ｙ軸磁気センサから、式（１）で表される２次元信号Ｖhx，Ｖhyを出力する。出力された２次元信号は、それぞれＸ、Ｙ軸信号増幅部で増幅され、
（Ｖx，Ｖy）＝（AＶcos（θ）,AＶsin（θ））・・・（２）
となる。ここで、Aは信号増幅率を表す。そして、Ｘ、Ｙ軸信号Ｓ／Ｈ部へと入力される。Ｘ、Ｙ軸信号Ｓ／Ｈ部において、各信号は保持された２次元信号Ｖsx，Ｖsyとなり、Ｘ、Ｙ軸正弦波乗算部へと入力される。各軸正弦波乗算部では、信号制御部からの制御信号を受けて、後述する手順で角度θdetに応じた正弦波（又は余弦波）が乗算され、次のような出力信号となる。
Vattx = Vsx×Sin（θdet） = Vx×Sin（θdet）・・・（３）
Vatty = Vsy×Cos(θdet) = Vy×Cos（θdet）・・・（４）
そして、加算部にて
Vy’=−Vattx＋Vatty ＝−Vx×Sin（θdet）+ Vy×Cos（θdet）・・・（５）
として、Vy’が出力される。
【００１０】
このVy’は、２次元信号（Ｖx，Ｖy）があらわすベクトルと角度θdetだけ時計回りに回転させた回転後のベクトル（Ｖx’，Ｖy’）のY座標を表している。
【００１１】
ここで、角度算出の手順について述べる。特許文献１によれば、回転後のベクトルのY座標Ｖy’が0になるようなθdetが回転角度センサの検出する角度θansである。
【００１２】
ここで、角度θdetの量子化コード（Nビット）の各ビットをbN-1,bN-2,bN-3…b0とすると、θdetは以下のような角度を表現している。
θdet＝bN-1×180°＋bN-2×180°/2＋bN-3×180°/22＋・・・+b0×180°/2N-1・・・（６）
【００１３】
角度算出においては、回転後のベクトルのY座標Ｖy’が0になるようにθdetの各ビットb n(n=N-1, N-2, …, 0)を最上位ビット（MSB）から順に下位のビットを決定してゆく。あるビットbn（0≦n≦N -1）を決定するには、それよりも上位のビットを決定した上で、bk=0（0≦k<n）とし、bn=1としたときのθdetでのVy’が、
Vy’≧0 ならば bn =1
Vy’＜0 ならば bn =0
として決定する。
【００１４】
Vy’と0との比較は、加算部の出力後のVy’比較部で行う。
【００１５】
図６は、従来技術である特許文献１に係る回転角センサによる角度を検出する手順を示すフローチャートである。
【００１６】
ｎ＝N-1ビットbN-1から決定を開始（ステップ１）。bk=0（0≦k<n）とし、bn=1として、式（６）で表される角度θdetでベクトル回転演算が実行される（ステップ2）。Vy’比較部において回転後のベクトルのY座標Vy’について、Vy’≧0か否か判断する（ステップ3）。Vy’≧0であればbn =1とし（ステップ4a）、Vy’＜0であればbn =0とする（ステップ4b）。ｎ＝0か判断する（ステップ5）。n=0でなければnをデクリメントしたビットの決定を開始し、ステップ2へ戻る（ステップ6）。n=0であれば、角度算出終了となる（ステップ7）。
【００１７】
磁場ベクトルの向きを検出する回転角度センサでは、センサを利用するモジュール（例えば、自動車の操舵角ユニット）に組み込んだ後、磁気センサの配線断絶、磁石の欠落等の異常が発生すると、検出する磁場の大きさがセンサの検出可能な磁場の範囲の上下限を超え、センサが検出する回転磁場の軌跡は真円でなく歪んだ円となって、誤った角度を検出してしまうことがある。
【００１８】
そこで、特許文献１の回転角センサでは、前述のように回転されたベクトルの成分Vx'およびVy'のうち、Vx'の値が２つの磁気センサ出力の振幅を表すことを利用して磁場の大きさを監視し、磁気センサの配線断絶、磁石の欠落等の異常を検出するとしている。
【００１９】
その方法は、上記のように角度θansを求めた後、各軸正弦波乗算部では、信号制御部からの制御信号を受けて、角度θdetに応じた正弦波（又は余弦波）が次のように乗算された信号を出力する。
Vattx’= Vsx×Cos（θans） = Vx×Sin(θans)s・・・（７）
Vatty’ = Vsy×Sin(θans) = Vy×Cos（θans）・・・（８）
そして、加算部にて
Vx’= Vattx’＋ Vatty’＝Vx×Cos（θans）+ Vy×Sin(θans)
= AV×(Cos2（θans）＋Sin2（θans）) = AV・・・（９）
として、Vx’が出力される。このVx’は各磁気センサから出力される信号振幅Ｖに比例した値であり、回転磁場の大きさを表す。Vx’はVx’比較部にて回転角度センサでの検出磁場の限界を示す上下限電圧（それぞれ、Vhlim、Vllim）と比較され、上下限範囲を超えていればErr信号を信号制御部に出力する。信号制御部ではErr信号を利用し、検出した角度が異常かどうかを判断する。
【００２０】
しかしながら、特許文献１の方法では、上下限の設定により異常を検出することは出来ても、磁場の大きさVx’自体を量子化して検出できないため、センサをモジュールに組み込んだときに磁場の大きさが所望の値として検出できているかどうか判断することができなかった。そのため、異常を検出するまで、どの程度の磁場の変化を許容できるのか判断できないという問題があった。
【００２１】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、上記課題を解決して、磁気センサが検出した２次元アナログ信号ＶＸ，Ｖｙからその角度成分θを検出する回転角度センサにおいて、安価で簡便な信号振幅の量子化を提供することである。また、本発明は、そのような回転角度センサを用いた信号振幅算出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
このような目的を達成するために、本発明の第１の態様は、２次元平面上において互いに直交する軸上に配置された第一および第二の磁気センサからの出力をそれぞれＸ成分およびＹ成分とするベクトルを用いて、前記第一および第二の磁気センサの磁界に対する相対的な回転角度を求める回転角度センサであって、前記第一の磁気センサからの入力信号を保持して出力する第一のサンプルアンドホールド部と、前記第二の磁気センサからの入力信号を保持して出力する第二のサンプルアンドホールド部と、前記第一のサンプルアンドホールド部からの信号と、所定の角度に対応する正弦または余弦とを乗算する第一の乗算部と、前記第二のサンプルアンドホールド部からの信号と、所定の角度に対応する正弦、余弦、所定の乗算係数のいずれかと、を乗算する第二の乗算部と、前記第一の乗算部からの出力信号と第二の乗算部からの出力信号とを加減算する加算部と、前記加算部からの信号に基づき、前記回転角度を算出する信号制御部とを備え、前記信号制御部は、角度算出動作と振幅算出動作とを切り替える切替信号を前記第一および第二のサンプルアンドホールド部に入力し、前記第一のサンプルアンドホールド部は、前記信号制御部からの切替信号に基づき、角度算出動作時には前記第一の磁気センサからの出力信号が入力され、振幅算出動作時には前記加算部からの出力信号が入力され、前記第二のサンプルアンドホールド部は、前記信号制御部からの切替信号に基づき、角度算出動作時には前記第二の磁気センサからの出力信号が入力され、振幅算出動作時には基準信号が入力されることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記信号制御部が、振幅算出動作時に、前記第一および第二の乗算部に制御信号を出力して前記ベクトルの振幅の逐次比較ＡＤ変換による量子化を実行させることを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の第３の態様は、請求項１に記載の回転角度センサを用いた前記ベクトルの振幅算出方法であって、前記第一および第二のサンプルアンドホールド部に入力される信号を、それぞれ前記第一および第二の磁気センサからの出力信号に設定して前記ベクトルの回転角度を算出した後に、前記加算部から、前記ベクトルの振幅信号（Vx’）を出力するステップと、前記信号制御部からの切替信号に基づき、前記第一のサンプルアンドホールド部に入力される信号を前記加算部からの出力信号に設定し、前記第二のサンプルアンドホールド部に入力される信号を前記基準信号に設定するステップと、前記基準信号と、所定の乗算係数とを乗算し、前記第二の乗算部から乗算信号（Kdet×Vmd）を出力するステップと、前記振幅信号と、前記乗算信号とを逐次比較するステップと、前記逐次比較の結果に基づき、量子化された振幅を算出するステップとを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、磁気センサが検出した２次元アナログ信号ＶＸ，Ｖｙからその角度成分θを検出する回転角度センサにおいて、安価で簡便な信号振幅の量子化コード算出を実現できる。また、本発明は、そのような回転角度センサを用いた信号振幅算出方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態に係る回転角度センサの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る加算部の例示的回路構成を示す図である。
【図３】角度・振幅算出部の振幅算出の手順を示すフローチャートである。
【図４】磁気センサを利用した回転角度センサを説明する図である。
【図５】従来技術である特許文献１に係る回転角センサの構成を示す図である。
【図６】従来技術である特許文献１に係る回転角センサによる角度を検出する手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２８】
図１は本発明の実施の形態に係る回転角度センサの構成を示すブロック図である。
【００２９】
図１において、回転角度センサは、Ｘ軸磁気センサ、Ｙ軸磁気センサ、Ｘ軸信号増幅部、Ｙ軸信号増幅部、Ｘ軸信号Ｓ／Ｈ（サンプル・アンド・ホールド）部、Ｙ軸信号Ｓ／Ｈ部、Ｘ軸正弦波乗算部、Ｙ軸正弦波乗算部、加算部、比較部と、信号制御部とを備える。Ｘ軸正弦波乗算部、Ｙ軸正弦波乗算部、加算部、比較部と、信号制御部とからベクトル回転演算部を構成している。各軸信号Ｓ／Ｈ部とベクトル回転演算部とから角度・振幅算出部が構成されている。
【００３０】
図１における本発明の構成は、図５の従来技術と次の点で異なる。すなわち、加算部の出力はVrot、Vfbxの２つに分岐している。そして、Vfbxが、X軸信号S／H部の入力へフィードバックされている。X軸信号Ｓ／Ｈ部への入力は、VxとVfbx の２つあり、Y軸信号S/H部への入力は、Vyに加えて基準電圧Vmdを含む２つとなっている。また、各軸信号Ｓ／Ｈ部には、入力を切り替える切替信号が信号制御部より入力されている。これにより、各軸信号Ｓ／Ｈ部への入力は、後述のように角度算出時、振幅算出時に切り替わる。また、Vy’比較部とVx’比較部がなく、入力が加算部からの出力Vrotである比較部が１つとなっている。Vrotは、角度算出時にはVrot= Vy’、振幅算出時にはVrot= Vx’である。
【００３１】
各軸磁気センサは、例えばホール素子である。各軸信号増幅部は、磁気センサからの信号を増幅する増幅器で構成される。各軸信号Ｓ／Ｈ部は、入力を切り替えるためのマルチプレクサと特許文献１にあるようなＳ／Ｈ回路とで構成される。各軸正弦波乗算部は、例えば特許文献１にあるようなＳＣ（スイッチドキャパシタ）乗算器構成される。この回路は信号制御部からの制御信号（スイッチドキャパシタの容量を変更するデジタル信号）により、入力信号に対し以下の式(A)で表される乗算係数Z相当の信号を乗算した信号を出力するか、ゲイン１のバッファアンプとして信号を出力することができる。
Z = Ci / Co ・・・（A）
ここで、Ci、Coは、それぞれスイッチドキャパシタ回路の入力側容量、帰還側容量であり、制御信号によって可変である。Ci=Coの場合には、ゲイン１となることが分かる。Ci、Coの容量によりSC乗算器が入力に正弦波（又は余弦波）をあらわす係数を乗算した出力にすることが出来ることは特許文献１に記載されている。この正弦波をあらわす乗算係数は、乗算器に入力される信号制御部からの制御信号で変更される。また、本発明においてY軸正弦波乗算部は、後述する式（１７）のような係数を乗算できるようにした。
【００３２】
加算部は、例えば図２のような回路で構成される。図２は、増幅器OP_aと３つのコンデンサ（Cinx,Ciny,Cfb）と９つのスイッチ（S1〜S9）からなるS/H機能付加算器である。VinxとVinyを入力とし、
Vout =-（Cinx / Cfb）Vinx＋（Ciny/ Cfb）Viny・・・（１０）又は
Vout = （Cinx / Cfb）Vinx＋（Ciny/ Cfb）Viny・・・（１１）
を出力する。
【００３３】
Cinx＝Ciny＝Cfbの場合にはVinxとVinyのゲイン１倍の加算または減算である。S9によってCfbに蓄えられた電荷がタイミングφrでリセットされる。Vinxから入力された信号は、タイミングφ１でS1、S3がON、S2、S4がOFFし、タイミングφ２でS1、S3がOFF、S2、S4がONした場合にCfbに蓄えられる電荷によってVoutに加算される。一方、タイミングψ１でS2、S3がON、S1、S4がOFF、タイミングψ２でS2、S3がOFF、S1、S4がONすることによって、Voutから減算される。Vinyから入力された信号も、Vinxから入力される信号と同様な形式にVoutに対して加算される。タイミングφ１、φ2、ψ１、ψ２ではなく、加算時にはφ’１（S1、S3がON、S2、S4がOFF）、φ’2（ S1、S3がOFF、S2、S4がON）、でスイッチの開閉がなされる。Vinx、VinyにはそれぞれVattx、Vattyを入力するのでも良いし、Cinx、Cinyを信号制御部からの制御信号で調整する可変容量コンデンサとすることで、回路に上述の式（A）で表される乗算係数を持った正弦波乗算部としての機能を持たせ、Vsx、Vsyを入力するのでも良い。
【００３４】
比較部は、基準電圧（回路の構成にもよるが、”0”を意味する電圧。本発明の説明では0Vとするが、これに限定されないことに留意されたい。）よりも大きいか小さいかを判定するコンパレータで構成される。信号制御部はデジタル回路で構成される。
【００３５】
尚、図１の本発明の構成における角度算出は、Ｖy’比較部で行っていた比較を比較部で行っていることが異なるだけで、従来技術と同様に図６の手順にしたがって行うことができるので説明を省略する。
【００３６】
信号振幅Bを算出するには、従来技術と同様に角度θansを算出した後、式（９）によって、Vx’を算出し、その信号をX軸信号S/H部へフィードバックし、その信号をY軸信号S/H部から入力された基準電圧Vmdを利用して逐次比較AD変換することで、信号振幅Bを量子化コードとして算出する。
【００３７】
図３は、角度・振幅算出部の振幅算出の手順を示すフローチャートである。以下、図３のフローチャートに沿って説明を行う。
【００３８】
回転磁場を受けた各軸磁気センサの出力から、図６の手順によって角度θansを算出する（ステップ３０１）。次に従来技術と同様に、回転後のベクトルのX座標を示すVx’を加算部でホールドして出力する（ステップ３０２）。ホールドされた加算部の出力をVfbxとしてX軸信号S/H部へと入力し、X軸正弦波乗算部へと出力する（ステップ３０３）。次に、Y軸信号S/H部へ基準信号Vmdを入力し、Y軸正弦波乗算部へと出力する（ステップ３０４）。
【００３９】
次に、各軸正弦波乗算部、加算部、比較部を利用して、信号S/H部へ入力されたVx’とVmdから逐次比較AD変換を行う。この時、X軸正弦波乗算部の出力Vattxは、
Vattx = Vx’・・・（１５）
となる。Y軸正弦波乗算部の出力Vattyは、信号制御部からの制御信号により式（A）により表される乗算係数をKdetとして
Vatty =Kdet ×Vmd・・・（１６）
となる。乗算係数Kdetは、
Kdet = cN-1×1/2＋cN-2×1/22＋・・・+ c0×1/2N ・・・（１７）
として表される。ここで、c n(n=N-1, N-2, …, 0)は算出する振幅Bの各ビット値を表す。Y軸正弦波乗算部は、乗算係数として正弦波だけでなく、（１７）で表されるような線形な係数を乗算できるようにしたものである。式（A）におけるCi、Coを、複数の等しい容量のコンデンサ（ユニットキャップ）の組み合わせによって構成し、信号制御部からの制御信号で選択されるユニットキャップの容量の和で、正弦波だけでなく、線形な係数を実現できる。
【００４０】
そして、加算部では以下の演算結果が出力される。
Vrot = Vattx − Vatty = Vx’ − Kdet ×Vmd・・・（１８）
このVrotが0となるようなKdet ×VmdがVx’である。従って、Vx’に対しVmdを量子化したいビット数で表されるように調整すれば、信号振幅B（磁場の大きさ）を量子化できる。例えば、７ビットで信号振幅Bを量子化するならば、Vx’＝0〜127mV、1mT/1mVとすると、Vmd＝128mVとすれば量子化コードは0〜127LSBとなり、１LSB＝１ｍTである。
【００４１】
信号振幅Bの算出も角度算出時と同様に、最上位のビットcN-1から順に下位のビットを決定してゆく。あるビットcn（0≦n≦N -1）を決定するには、それよりも上位のビットを決定した上で、ck=0（0≦k<n）とし、cn=1としたときのKdetでのVrotが、比較部において
Vrot≧0 ならば cn =1
Vrot＜0 ならば cn =0
として決定する。
【００４２】
従って、その手順はステップ３０４の後、X軸正弦波乗算部よりVattx（＝Vx'）が出力される（ステップ３０５）。ｎ＝N-1ビットcN-1から決定を開始（ステップ３０６）。Y軸正弦波乗算部からck=0（0≦k<n）とし、cn=1として、式（１８）で表されるVattyが出力される（ステップ３０７）。比較部においてVrot≧0か否か判断する（ステップ３０８）。Vrot≧0であればcn =1とし（ステップ３０９a）、Vrot＜0であればcn =0とする（ステップ３０９b）。ｎ＝0か判断する（ステップ３１0）。n=0でなければnをデクレメントしたビットの決定を開始し、ステップ７へ戻る（ステップ３１1）。n=0であれば、振幅算出終了となる（ステップ３１２）。
【００４３】
以上、本発明の回転角度センサにより、信号振幅の量子化を行うことができることを説明した。本発明は、従来技術に対して、加算部の出力を、S/H部へとフィードバックする回路構成と、入力切替のマルチプレクサと、算出のための制御回路をデジタル回路に追加し、正弦波乗算部が正弦波だけでなく線形な係数を乗算できるよう変更しただけであり、回路の面積をほとんど増加させないので、安価に実施が可能である。
【００４４】
尚、本発明の説明において、基準電圧Vmdの入力をY軸信号S/H部へ入力し、加算部の出力をX軸信号S/H部へと入力しているが、基準電圧Vmdの入力をX軸信号S/H部へ入力し、加算部の出力をY軸信号S/H部へと入力しても、本発明は有効である。この場合、式（１７）で表される線形な乗算係数はX軸正弦波乗算部で制御することとなる。
【図１】
0005401704.tif 000002
【図２】
0005401704.tif 000003
【図３】
0005401704.tif 000004
【図４】
0005401704.tif 000005
【図５】
0005401704.tif 000006
【図６】
0005401704.tif 000007