(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性ワイヤからなる感磁体と前記感磁体の周囲に巻回された検出コイルと二つのワイヤ電極、二つのコイル電極と一つのコイル中立点電極の合計５つの電極とからなる差動素子と、前記感磁体へ供給するパルス電流を発信するパルス発信回路部、検波タイミング調整回路、前記コイル中立点電極を基準電極とする前記差動素子の異符号の二つの出力電圧を保存する差動サンプルホールド回路、二つのホールド電圧の電位幅を検出する差動増幅回路および前記中立点電極の電圧を電源電圧の中位レベルに制御安定化する中点電圧安定回路からなる集積回路とから構成されていることを特徴とする磁気検出装置。
【請求項２】
磁性ワイヤからなる感磁体と前記感磁体の周囲に巻回された検出コイルと二つのワイヤ電極、二つのコイル電極と一つのコイル中立点電極の合計５つの電極とからなる差動素子と、前記感磁体へ供給するパルス電流を発信するパルス発信回路部、検波タイミング調整回路、前記コイル中立点電極を基準電極とする前記差動素子の異符号の二つの出力電圧を保存する差動サンプルホールド回路、二つのホールド電圧の電位幅を検出する差動ＡＤＣ回路および前記中立点電極の電圧を電源電圧の中位レベルに制御安定化する中点電圧安定回路からなる集積回路とから構成されていることを特徴とする磁気検出装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記差動素子と前記差動サンプルホールド回路の間にバッファー回路を設け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、高感度、低ノイズ、小型化、省電力を可能とする磁気検出装置に関する。 
【背景技術】
【０００２】
生体磁気検出、地磁気検出等のために磁気検出装置が用いられている。最近では携帯電話、スマートフォンなどの携帯端末等にも超小型の磁気検出装置が搭載されている。このような磁気検出装置の代表例として、ＣｏＦｅＳｉＢ系合金等からなるアモルファスワイヤを感磁体とし、ワイヤの磁化の変化をワイヤに巻き付けた検出コイルで外部磁界を検知するパルス駆動型のＭＩセンサやＧＳＲセンサがある。
【０００３】
ＭＩセンサとは、感磁ワイヤの最表面層に円周方向異方性磁界を有するアモルファスワイヤに、２０ＭＨｚ〜２００ＭＨｚの高周波電流を流すと、表皮効果により、そのインピーダンスが外部磁界に応じて大きく変化するというマグネトインピーダンス効果（ＭＩ効果という。）を利用したセンサで、磁界強度に応じたワイヤのインピーダンス変化を直接ワイヤのインピーダンス変化として検出するタイプと、ワイヤに巻き付けた検出コイルの出力電圧として間接的に測定するタイプとがある。ＭＩはＭａｇｎｅｔｏ−ｉｍｐｅｄａｎｃｅの略である。  
【０００４】
ＧＳＲセンサとは、アモルファスワイヤに０．５ＧＨｚ〜４ＧＨｚのパルス電流を印加して、ワイヤ最表面の円周方向に整列したスピンを一斉にＧＨｚの超高速で回転させ、その際に生じるワイヤ軸方向の磁化の変化をマイクロコイルで検出コイル電圧として直接検知するセンサである。ＧＳＲはＧＨｚ−Ｓｐｉｎ−Ｒｏｔａｔｉｏｎの略である。 
【０００５】
ＭＩセンサやＧＳＲセンサのコイルの出力電圧は、パルス駆動用パルス電流の電流強さに依存する。２０Ｇの異方性磁界を持つアモルファスワイヤにおいて、ワイヤ直径が１０μｍの場合には２００ｍＡ以上で、ワイヤ直径が２０μｍの場合には４００ｍＡ以上で飽和傾向を示す。
パルス電流を通電すると大きな出力電圧を得てセンサの感度を改善することができるが、パルスが通電した瞬間にグランド電極電位(以下、ＧＮＤ電極電位という。)  が大きく変動して、回路に大きなノイズが生じる。集積回路（以下、ＡＳＩＣという。）の場合、電子部品を組み合わせたＤｉｓｃｒｅｔｅ型の回路の場合に比べて一層大きな問題となる。つまりワイヤのＧＮＤ電極とコイルのＧＮＤ電極など信号処理回路側のＧＮＤ電極の電位が強く干渉して、その電極電位が揺らぎ、信号処理回路のノイズとなって大きな問題となる。
【０００６】
この揺らぎの問題について、先行技術として特許文献１と特許文献２がある。
特許文献１は、ワイヤの磁気インピーダンスの変化を直接測定するインピーダンス測定型ＭＩセンサで、励磁パルス周波数は数十ＭＨｚである。二つのＭＩ素子にそれぞれ右巻きと左巻きのバイアス用コイルを取付け、両者の出力を逆極性とし、その間の中点電極をワイヤＧＮＤ電極とし、両者の出力を差動サンプルホールド回路と差動増幅回路で検出するものである。パルス電流のＧＮＤ電極の電位は、パルス通電の瞬間に大きなノイズに曝されるが、二つの素子のＧＮＤ電極電位の差も大きなものとなる。発明者は、このタイプのセンサはＡＳＩＣが開発されたとの事実に接していないが、ＡＳＩＣ回路の場合信号処理後のノイズが著しく大きくなると推定される。
【０００７】
特許文献２は、ワイヤの磁気インピーダンスの変化を検出コイルで検知するＭＩセンサで、励磁パルス周波数は同じく数十ＭＨｚである。ワイヤ電極と検出コイルおよび信号処理回路のＧＮＤ電極とを分けて、パルス通電時のＧＮＤ電極のノイズを小さくしている。その上差動増幅回路を活用してホールドコンデンサの信号電圧以外の同相ノイズをキャンセルする工夫をしている。本特許文献の回路は、コイルのＧＮＤ端子と差動増幅器の基準電圧を接続している。両者のＧＮＤ電極のノイズは必ずしも一致しておらず差異が存在する。そのため、パルス通電の瞬間にＧＮＤ電極電位が変動し大きなノイズが生じた時に、大きな効果を発揮することができなかった。
【０００８】
近年、さらなるセンサの小型化、高感度化、低ノイズ化、低消費電力等が要求されるようになり、その要望に応えるために、駆動パルスはＭＨｚからＧＨｚへと高周波化し、コイルは直径４０μｍから１５μｍへ、コイルピッチは３０μｍから3μｍへとマイクロコイル化し、ＡＳＩＣのプロセスルールは３５０ｎｍから１３０ｎｍと微細化している。パルスの高周波化、コイルのマイクロコイル化、プロセスルールの微細化が進むほど、パルス電流を通電した瞬間のＧＮＤ電極電位の変動によるノイズがますます大きくなり、その対策が重大な課題となっている。 
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−３６５３４９号公報
【特許文献２】特開２００８−１３４２３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みて為されたものであり、ＡＳＩＣタイプのＭＩセンサやＧＳＲセンサのパルス通電時のＧＮＤ電極電位のノイズの悪影響を取り除き、高感度化、低ノイズ化、小型化または省電力化等を図れる新タイプの信号処理回路を備えた磁気検出装置を提供することを目的とする。 
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者はこの課題を解決すべく鋭意研究し、試行錯誤を重ねた結果、磁気検出素子（以下、素子という。）の中点で分割した差動素子と差動型ホールド回路、および差動増幅器若しくは差動ＡＤＣ（ＡＤＣは、アナログデジタルコンバータをいう。）を組合せて、素子のコイル電圧を測定すると、素子の中立点電圧がパルス通電の瞬間に変動してもその悪影響を受けずに素子のコイル電圧を取り出すことができることを見出した。
つまり素子のＧＮＤ電極電位、ホールド回路のＧＮＤ電極電位および増幅器のＧＮＤ電極電位のノイズによる変動はすべて除去することができる回路構成を見出した。
【００１２】
素子の中立点電圧を基準電圧とすると、差動コイルの両側の出力は同じ大きさで基準電圧から見るとプラス電圧とマイナス電圧と異符号となる。二つの出力電圧を電子スイッチとコンデンサとからなる差動式サンプルホールド回路に保存し、両者の電圧差を差動増幅器又は差動ＡＤＣに入力して取り出すと、差動素子全体のコイル電圧を得ることができる。
【００１３】
中立点電圧はパルス通電の瞬間にＧＮＤ電極電位が変動した時に影響を受けて変動し、その結果差動素子のコイルの二つの電極の電圧値は変動する。ところが、両者の電圧幅は、つまり素子全体の電圧は変動せず、ＧＮＤ電極電位の変動による悪影響を取り除くことができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のＡＳＩＣタイプの磁気検出装置は、パルス電流が通電した瞬間にグランド電極電位が大きく変動するにもかかわらず、回路におけるノイズの影響を受けることなくコイル電圧を取り出すことができる。よって、高感度、低ノイズ、さらに小型化、省電力の磁気検出装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例１に係る差動増幅回路を用いる磁気検出装置の回路図である。
【図２】本発明の実施例２に係る差動ＡＤＣを用いる磁気検出装置の回路図である。
【図３】本発明の実施例３に係るバッファー回路を用いる磁気検出装置の回路図である。
【図４】従来のＭＩセンサの回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の磁気検出装置は、磁性ワイヤからなる感磁体と感磁体の周囲に巻回された検出コイルと二つのワイヤ電極、二つのコイル電極と一つの中立点電極の合計５つの電極とからなる差動素子と、感磁体にパルス電流を供給するパルス発信回路部、検波タイミング調整回路、中立点電極を基準電極とした差動素子の異符号の二つの出力電圧を保存する差動サンプルホールド回路、二つのホールド電圧の電位幅を検出する差動増幅回路および中立点電極の電圧を電源電圧の中位レベルに制御安定化する中立点電圧安定回路からなる集積回路とから構成され、パルス通電時のグランド電極電圧の変動によるコイル電圧への悪影響を除去することを可能にすることを特徴とする。
また、出力電圧が十分大きい場合には、差動増幅回路の代わりに差動ＡＤＣ回路としてもよい。
さらに、検出コイル抵抗が１００Ω以上と大きな場合には、二つの検出コイル電圧はバッファー回路を介して差動サンプルホールド回路に入力することが望ましい。  
【００１７】
差動素子は、中立点電極を中心にして二つの検出コイル部に分割されていて、それぞれの出力電極と中立点電極によるコイル電圧が検出される。二つの検出コイル部は外部磁界に対して同等な形で存在し、それらの出力電圧は同じ大きさで異符号となる。
【００１８】
中立点電極は、中点電圧安定回路を用いて電源電圧の１／２とする。しかし外部磁界がゼロの場合において寄生容量や配線アンテナ効果などによる影響でコイル電圧が少し発生する場合、外部磁界がゼロの場合にコイル電圧がゼロとなるように電源電圧の１／２から少し調整して中立点電極とする。そのため中点電圧を調整できる可変型の中点電圧安定回路を用いる。
【００１９】
パルス発信回路は、パルスを発生し、それをワイヤに通電する回路である。パルスの立上りまたは立下り時間を０．２ｎｓｅｃから５ｎｓｅｃまで制御可能とする。つまりパルス周波数０．１ＧＨｚから２．５ＧＨｚまで制御可能とする。パルス電流は１０ｍＡから５００ｍＡまで制御可能とした。磁性ワイヤの長さは、０．１ｍｍから４ｍｍで、ワイヤの電気抵抗は２Ωから２０Ωとする。電源電圧は１Ｖから１５Ｖとして、必要なパルス電流の強さ１０ｍＡから５００ｍＡを確保できる。
【００２０】
電子スイッチは、コイル出力電圧がピーク値となる瞬間でＯＮからＯＦＦに切り替わり、その時の電圧を検波してホールド用コンデンサに保存する。検波タイミング調整回路は、検波タイミングがほぼパルスの立上り時間に対応しているので、０．２ｎｓｅｃから５ｎｓｅｃまで調整可能である。
【００２１】
ホールド用コンデンサは、２ｐＦから５０ｐＦとする。検出コイルの抵抗が大きい場合、コイル電流による電圧降下を抑制するためのバッファー回路を介してサンプルホールドするので１０ｐＦ以上としてノイズを抑制することが望ましい。検出コイル抵抗が小さい場合、コイル電流による電圧降下を抑制するためにコンデンサ容量を３から５ｐFと小さくすることが望ましい。コンデンサ容量を小さくするとノイズが大きくなるが、その場合に測定値の測定回数を増やして平均化してノイズを低減することができる。
【００２２】
差動素子の中立点電圧と電子スイッチとコンデンサを組み合わせた二つのホールド回路を対称に配置した差動サンプルホールドにおいて、中立点電圧はパルス通電の瞬間に変動するが、差動サンプルホールド回路の二つの出力電圧差は、差動増幅回路また差動ＡＤＣ回路に入力して両電圧の差、すなわちコイル素子の電圧幅を検出することができるので、中立点電圧がパルス通電の瞬間に変動してもその影響を受けない。
【００２３】
検出コイルのコイル巻き数が多くてコイル出力が十分大きい場合には、直接差動ＡＤＣに入力できるのでＡＳＩＣの小型化の面で有効である。差動増幅器の省略は、ノイズ低減、ＡＳＩＣの小型化の面でも有効である。
【００２４】
検出コイルのコイル巻き数が多くてコイル出力が十分大きいが、コイル抵抗が１００Ω以上ある場合、特に１ＫΩ以上ある場合には、コイルに流れる電流による電圧降下を抑制するために、差動素子と差動サンプルホールド回路の間にバッファ―回路を設けることが必要である。
ここで、バッファー回路とは、特許公報第５６７８３５８号に記載されている回路のことである。
【実施例】
【００２５】
実施例１は、ＧＳＲセンサを使った電子コンパス用の磁気検出装置に係る発明で、その回路図を図１に示す。
本発明の磁気検出装置１は差動素子１１と、差動素子１１にパルス電流を供給するパルス発信回路部１２、検波タイミング調整回路１６、中立点電極１１４を基準電極とした差動式素子の異符号の二つの出力電圧を保存する差動サンプルホールド回路１３、二つのホールド電圧の電位幅を検出する差動増幅回路１４および中立点電極の電圧を電源電圧の中位レベルに制御安定化する中点電圧安定回路１５からなる集積回路とから構成されている。
【００２６】
差動素子１１は、中立点電極１１４を中心にして二つの検出コイル部１１３ａと１１３ｂに分割されていて、それぞれの出力電極１１５と１１６と中立点電極１１４とでコイル電圧は検出される。二つの検出コイル部は外部磁界に対して同等な形で存在し、それらの出力電圧は同じ大きさで異符号となる。
【００２７】
感磁体１１０は、ＣｏＦｅＳｉＢ系合金等からなるアモルファスワイヤで、直径１０μｍ、ワイヤの異方性磁界は３０Ｇである。検出コイル１１３ａ、１１３ｂのコイル巻き数は２５回である。ワイヤ抵抗は４Ω、コイル抵抗は６５Ωである。
【００２８】
中立点電極１１４は、電位調整可能型の中点電圧安定電圧回路１５を用いて外部磁界がゼロの場合にコイル電圧がゼロとなるように電源電圧の１／２から少し調整して中立点電極とした。
【００２９】
パルス発信回路部１２は、パルスを作り、それをワイヤに通電する回路である。パルスの立上りまたは立下り時間を０．５ｎｓｅｃとした。つまりパルス周波数１ＧＨｚとした。パルス電流は２００ｍＡとした。磁性ワイヤの長さは、０．２ｍｍで、ワイヤの電気抵抗は４Ωとした。電源電圧は２Ｖとして、必要なパルス電流の強さを確保した。
【００３０】
電子スイッチ１３１ａ、１３１ｂは、コイル出力電圧がピーク値となる瞬間でＯＮからＯＦＦに切り替わり、その時の電圧を検波してホールド用コンデンサ１３２ａおよび１３２ｂにそれぞれ保存する。検波タイミング調整回路１６は、検波タイミングがほぼパルスの立上り時間に対応しているので、０．２ｎｓｅｃから５ｎｓｅｃまで調整可能とした。
【００３１】
ホールド用コンデンサ１３２ａ、１３２ｂは、４ｐＦとした。測定値は１６回の測定値を平均化してノイズを低減することにした。
【００３２】
差動素子１１の中立点電極１１４と電子スイッチ（１３１ａ、１３１ｂ）とコンデンサ（１３２ａ、
１３２ｂ）を組み合わせた二つのホールド回路を対称に配置した差動サンプルホールド回路１３において、中立点電極１１４の中立点電圧はパルス通電の瞬間に変動するが、差動サンプルホールド回路１３の二つの出力電圧差は、差動増幅回路１４に入力して両電圧の差、すなわちプラスコイル電極１１５とマイナスコイル電極１１６の間の電圧幅を検出することができるので、中立点電圧がパルス通電の瞬間に変動しても、その影響を受けにくいことを確認した。パルス通電の瞬間時の出力電圧変動が５ｍVから１ｍV以下になることを確認した。
【００３３】
図４に示す従来のシングル素子とシングル回路からなるＧＳＲセンサ磁気検出装置を試作して、比較した結果、本発明の磁気検出装置は、従来のＧＳＲセンサに比べて、センサノイズが、磁気換算したノイズの標準偏差で２ｍＧから０．５ｍＧに低減した。
また、本発明の磁気検出装置を使った電子コンパスにおいては、１Ｈｚにおけるノイズ密度が６ｎＴから３ｎＴへと半減した。
【００３４】
実施例２は、ＧＳＲセンサを使った他の電子コンパス用磁気検出装置に係る発明で、その回路図を図２に示す。
本発明の磁気検出装置２は差動素子１１と、差動素子１１にパルス電流を供給するパルス発信回路部１２、検波タイミング調整回路１６と、中立点電極１１４を基準電極とした差動式素子の異符号の二つの出力電圧を保存する差動サンプルホールド回路１３、二つのホールド電圧の電位幅を検出する差動ＡＤＣ回路２４および中立点電極の電圧を電源電圧の中位レベルに制御安定化する中点電圧回路１５からなる集積回路とから構成されている。
【００３５】
本例においては、上述の実施例１に対して差動増幅器の代わりに差動ＡＤＣを構成している。
差動素子１１は、磁性ワイヤからなる感磁体１１０と感磁体の周囲に巻回された検出コイル１１３ａおよび１１３ｂと二つのワイヤ電極１１１および１１２、二つのコイル電極１１５および１１６ならびに一つのコイル中立点電極１１４との合計５つの電極とからなる。
すなわち、差動素子１１は中立点電極１１４を中心にして二つの検出コイル部１１３ａと１１３ｂに分割されていて、それぞれの出力電極１１５と１１６と中立点電極１１４とでコイル電圧は検出される。二つの検出コイル部は外部磁界に対して同等な形で存在し、それらの出力電圧は同じ大きさで異符号となる。
【００３６】
感磁体１１０は、ＣｏＦｅＳｉＢ系合金等からなるアモルファスワイヤで、直径１０μｍ、ワイヤの異方性磁界は３０Ｇである。検出コイル１１３ａ、１１３ｂのコイル巻き数は４２回である。ワイヤ抵抗は４Ω、コイル抵抗は８０Ωである。
【００３７】
中立点電極１１４は、電位調整可能型の定電圧回路１５を用いて外部磁界がゼロの場合にコイル電圧がゼロとなるように電源電圧の１／２から少し調整して中立点電極とした。
【００３８】
パルス発信回路部１２は、パルスを作り、それをワイヤに通電する回路である。パルスの立上りまたは立下り時間を０．５ｎｓｅｃとした。つまりパルス周波数１ＧＨｚとした。パルス電流は２００ｍＡとした。磁性ワイヤの長さは、０．２ｍｍで、ワイヤの電気抵抗は４Ωとした。電源電圧は２Ｖとして、必要なパルス電流の強さを確保した。
【００３９】
電子スイッチ１３１ａ、１３１ｂは、コイル出力電圧がピーク値となる瞬間でＯＮからＯＦＦに切り替わり、その時の電圧を検波してホールド用コンデンサ１３２ａおよび１３２ｂにそれぞれ保存する。検波タイミング調整回路１６は、検波タイミングがほぼパルスの立上り時間に対応しているので、０．２ｎｓｅｃから５ｎｓｅｃまで調整可能とした。
【００４０】
ホールド用コンデンサ１３２ａ、１３２ｂは、４ｐＦとした。測定値は１６回の測定値を平均化してノイズを低減することにした。
【００４１】
差動素子１１の中立点電圧１１４と電子スイッチ（１３１ａ、１３１ｂ）とコンデンサ（１３２ａ、１３２ｂ）を組み合わせた二つのホールド回路を対称に配置した差動サンプルホールド回路１３において、中立点電極１１４の中立点電圧はパルス通電の瞬間に変動するが、差動サンプルホールド回路１３の二つの出力電圧差は、差動ＡＤＣ回路２４に入力して両電圧の差、すなわちプラスコイル電極１１５とマイナスコイル電極１１６の間の電圧幅を検出することができるので、中立点電圧がパルス通電の瞬間に変動しても、その影響を受けにくいことを確認した。パルス通電の瞬間時の出力電圧変動が５ｍVから１ｍV以下になることを確認した、  
【００４２】
図４に示す従来のシングル素子とシングル回路からなる磁気検出装置と比較した。
本発明の磁気検出装置は、従来の電子回路を用いたＧＳＲセンサに比べて、センサノイズが、磁気換算したノイズの標準偏差で２ｍＧから０．５ｍＧに低減した。また、１Ｈｚにおけるノイズ密度が６ｎＴから３ｎＴへと半減した。
【００４３】
実施例３は、ＧＳＲセンサを使った生体磁気検出用の磁気検出装置に係る発明で、その回路図を図３に示した。
差動素子１１と、差動素子１１にパルス電流を供給するパルス発信回路部１２、検波タイミング調整回路１６、バッファー回路３１を介して中立点電極１１４を基準電極とした差動素子１１の異符号の二つの出力電圧を保存する差動サンプルホールド回路１３、二つのホールド電圧の電位幅を検出する差動増幅回路３２、検出電圧をデジタル変換するＡＤＣ３３および中立点電極の電圧を電源電圧の中位レベルに制御安定化する中点電圧安定回路３４からなる集積回路とである。
【００４４】
差動素子１１は、磁性ワイヤからなる感磁体１１０と感磁体の周囲に巻回された検出コイル１１３ａおよび１１３ｂと二つのワイヤ電極１１１および１１２、二つのコイル電極１１５および１１６ならびに一つのコイル中立点電極１１４との合計５つの電極とからなる。
すなわち、差動素子１１は中立点電極１１４を中心にして二つの検出コイル部１１３ａ、１１３ｂに分割されていて、それぞれの出力電極１１５と１１６と中立点電極１１４とでコイル電圧は検出される。二つの検出コイル部１１３ａ、１１３ｂは外部磁界に対して同等な形で存在し、それらの出力電圧は同じ大きさで異符号となる。
【００４５】
感磁体１１０は、ＣｏＦｅＳｉＢ系合金等からなるアモルファスワイヤで、直径１０μｍ、ワイヤの異方性磁界は３Ｇである。コイル巻き数は６００回である。ワイヤ抵抗は２０Ω、コイル抵抗は１ＫΩである。
【００４６】
中立点電極１１４は、電位調整可能型の定電圧回路３４を用いて外部磁界がゼロの場合にコイル電圧がゼロとなるように電源電圧の１／２から少し調整して中立点電極とした。
【００４７】
パルス発信回路１２は、パルスを作り、それをワイヤに通電する回路である。パルスの立上りまたは立下り時間を０．５ｎｓｅｃとした。つまりパルス周波数１ＧＨｚとした。パルス電流は２００ｍＡとした。磁性ワイヤの長さは、２ｍｍで、ワイヤの電気抵抗は２０Ωとした。電源電圧は５Ｖとして、必要なパルス電流の強さを確保した。
【００４８】
コイル抵抗が１ＫΩと大きいので、コイルに電流が流れると大きな電圧降下が生じる。そこで、ＧＨｚパルスに対応できる周波数帯域をもつバッファ―回路３１を差動素子１１と差動サンプルホールド回路１３の間に設けた。ここで用いたバッファー回路３１の詳細は、特許公報第５６７８３５８号に記載されている。
【００４９】
電子スイッチ１３１ａ、１３２ｂは、コイル出力電圧がピーク値となる瞬間でＯＮからＯＦＦに切り替わり、その時の電圧を検波してホールド用コンデンサ１３２ａ、１３２ｂに保存する。検波タイミング調整回路１６は、検波タイミングがほぼパルスの立上り時間に対応しているので、０．２ｎｓｅｃから５ｎｓｅｃまで調整可能とした。
【００５０】
ホールド用コンデンサ１３２ａ、１３２ｂは、２０ｐＦとした。測定値は６４回の測定値を平均化してノイズを低減することにした。
【００５１】
差動素子１１の中立点電圧と電子スイッチとコンデンサを組み合わせた二つのホールド回路を対称に配置した差動サンプルホールド回路１３において、中立点電圧はパルス通電の瞬間に変動するが、差動サンプルホールド回路１３の二つの出力電圧差は、差動増幅回路３２に入力して両電圧の差、すなわちコイル素子の電圧幅を検出した。このアナログ信号を次のＡＤＣ回路３３に入力してデジタル信号として出力した。
本回路において、中立点電圧がパルス通電の瞬間に変動しても、その影響を受けにくいことを確認した。パルス通電の瞬間時の出力電圧変動が５ｍVから１ｍV以下になることを確認した。  
【００５２】
本実施例と同一仕様のシングル素子とシングル回路の組合せた磁気検出装置（図４）と、本発明の差動素子と差動回路の組合せた磁気検出装置を比較した場合、コイル巻き数６００回のＧＳＲセンサを使った生体磁気検出用磁気検出装置の場合、ノイズが１Ｈｚにおけるノイズ密度が１０ｐＴから４ｐＴへと減少した。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明の磁気検出装置は、低ノイズ化、高感度化、小型化、省電力化等の面で改善し、スマートフォン、タブレット端末、カーナビゲーション、デジタルカメラ、三次元マウス、モーションキャプチャ、ゲーム用リモコンコンコントローラ等の電子器機に組み込まれて、方位や姿勢等の測定精度の向上に貢献する。また生体磁気を検知して心磁図診断装置や脳磁図診断装置の高性能化に貢献するものである。
【符号の説明】
【００５４】
１：実施例１の回路図
１１：差動素子、１１０：感磁体、１１１：ワイヤ入力電極、１１２：ワイヤＧＮＤ電極、１１３ａ、１１３ｂ：検出コイル部、１１４：中立点電極、１１５：プラスコイル電極、１１６：マイナスコイル電極
１２：パルス発振回路部
１３：差動サンプルホールド回路、１３１ａ、１３１ｂ：電子スイッチ、１３２ａ、１３２ｂ：コンデンサ
１４：差動増幅回路
１５：中点電圧安定回路
１６：検波タイミング調整回路
１７：ＶＤＤ電源
１８：アースＧＮＤ、１８１：パルス回路ＧＮＤ、１８２：信号処理ＧＮＤ
２：実施例２の回路図（実施例１と異なる符号のみ）
２４：差動ＡＤＣ回路
３：実施例３の回路図（実施例１と異なる符号のみ）
３１：バッファー回路
３２：差動増幅回路
３３：ＡＤＣ回路
３４：中点電圧安定回路
４：従来の回路図
４１：素子（シングル素子）、４１０：感磁体、４１１：検出コイル
４２：パルス発信回路部
４３：サンプルホールド回路
４４：増幅器
４７：ＶＤＤ電源
４８：アースＧＮＤ
４８１：パルス回路ＧＮＤ、４８２：信号処理ＧＮＤ
【要約】      （修正有）【課題】ＡＳＩＣタイプのＭＩセンサやＧＳＲセンサ（ＧＨｚ  Ｓｐｉｎ  Ｒｏｔａｔｉｏｎ効果型磁気センサをいう。）のパルス通電時におけるＧＮＤ電極電位によるノイズの影響を取り除き、高感度化、低ノイズ化等を図れる新タイプの信号処理回路を備えた磁気検出装置を提供する。【解決手段】本発明は、コイル中立点電極を設けた差動素子１１と、パルス発信回路部１２、中立点電極１１４を基準電極とする差動素子の異符号の二つの出力電圧を保存する差動サンプルホールド回路１３と二つのホールド電圧の電位幅を検出する差動増幅回路１４および中立点電極１１４の電圧を電源電圧の中位レベルに制御する中点電圧安定回路１５からなる集積回路とから構成する。【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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