(57)【要約】  閾値点の変化に依存しないヒステリシス幅を与えることができるセンサ閾値回路を提供すること。バイアス電流ＩBを、閾値電流ＩTと閾値調整電流ＩCONTで発生することにより、閾値点は係数Ｋ、係数Ａによって与えられ、ヒステリシス幅｜ＢＨ｜は係数Ｋによって与えられるので、係数Ｋが決定されればヒステリシス幅｜ＢＨ｜は係数Ａによらず、一定に保たれる。また、係数Ａは抵抗比によって決まるため、１つの抵抗器を変えることにより閾値点を変化させることができる。また、係数Ｋが決定されれば、ヒステリシス幅｜ＢＨ｜はひとつの値にきまり、ばらつきや温度変動、経時変化がない。
2009041241.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサの入力に対しヒステリシス特性をもったデジタル信号を出力するセンサ閾値回路において、
前記センサの出力電圧を２値化する電圧比較器と、
前記センサの駆動電流を検出するセンサ駆動電流検出回路と、
前記電圧比較器の出力に基づいて前記センサ駆動電流検出回路で検出されたセンサ駆動電流の１／Ｋ倍（Ｋ＞０）の閾値電流を発生するセンサバイアス電流発生回路と、
前記センサ駆動電流検出回路で検出したセンサ駆動電流の１／Ａ倍（Ａ＞０）の閾値調整電流を発生し、前記センサバイアス電流発生回路で発生した前記閾値電流から前記閾値調整電流を加減算してセンサバイアス電流を発生し、前記センサの出力端子に供給する閾値調整電流発生回路と、
を具備することを特徴とするセンサ閾値回路。
【請求項２】
前記電圧比較器の出力に基づいて第１の抵抗と第２の抵抗を切り替えるバイアス電流切り替え回路と、
を更に具備し、
前記センサバイアス電流発生回路は、前記バイアス電流切り替え回路で接続された第１の抵抗または第２の抵抗に基づいて、前記閾値電流を発生することを特徴とする請求項１に記載のセンサ閾値回路。
【請求項３】
前記閾値調整電流発生回路は、センサ駆動電圧を基準として閾値点を変化させるための第１の抵抗器と、ＧＮＤを基準にして閾値点を変化させるための第２および第３の抵抗器と、演算増幅器とを備え、前記第１の抵抗器の抵抗値をＲA、前記第２および第３の抵抗器の抵抗値をそれぞれＲB，ＲC（ＲB＞ＲC）、前記センサ駆動電流検出回路の抵抗器の抵抗値をＲSとすると、前記１／Ａの値は、以下の式で表されることを特徴とする請求項２に記載のセンサ閾値回路。
１／Ａ＝（ＲS／ＲA／２）×（１−ＲC／ＲB）
【請求項４】
前記第１の抵抗器、前記第２の抵抗器、前記第３の抵抗器の少なくとも１つは、可変抵抗器であることを特徴とする請求項３に記載のセンサ閾値回路。
【請求項５】
前記閾値調整電流発生回路は、センサ駆動電圧を基準として閾値点を変化させるための第１の抵抗器と、演算増幅器とを備え、前記第１の抵抗器の抵抗値をＲA、前記センサ駆動電流検出回路の抵抗器の抵抗値をＲSとすると、前記１／Ａの値は、以下の式で表されることを特徴とする請求項１に記載のセンサ閾値回路。
１／Ａ＝ＲS／ＲA
【請求項６】
前記第１の抵抗器は可変抵抗器であることを特徴とする請求項５に記載のセンサ閾値回路。
【請求項７】
前記第１の抵抗器の抵抗値をＲO、前記第２の抵抗器の抵抗値をＲRとし、前記第１の抵抗器のみが導通している場合、１／Ｋ＝ＲS／ＲOで表され、前記第２の抵抗値のみが導通している場合、１／Ｋ＝ＲS／ＲRで表されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のセンサ閾値回路。
【請求項８】
前記センサは、４端子型のセンサであって、ホール素子、磁気抵抗素子、歪みセンサ、圧力センサ、温度センサ、加速度センサのいずれか１つであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のセンサ閾値回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種センサに適応可能なセンサ閾値回路に関し、特にセンサ出力インピーダンスとバイアス電流との積によりセンサ出力をデジタル出力化する為の閾値点を決めるセンサ閾値回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
図８に、従来のセンサ閾値回路を示す。このセンサ閾値回路は、４端子型センサ１０と、電圧比較器２０と、センサ駆動電流検出回路３０と、センサバイアス電流発生回路５０と、バイアス電流切り替え回路７０とを具備し、外部から印加される例えば磁場のようなセンサ入力ＢINに対して、センサ出力電圧ＶSO（＝ＶP−ＶN）を得る。ここで、バイアス電流切り替え回路７０で抵抗器ＲO、ＲRを切り替え、センサバイアス電流ＩBを変化させることにより、センサ入力ＢINに対して、図９に示すようなヒステリシス特性をもつデジタル出力電圧ＶOを得ることができる（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
図９はヒステリシス特性をもつセンサ閾値回路のセンサ入力ＢINと出力電圧ＶOの関係を示す回路図である。センサ入力ＢINを増加させると閾値点ＢOPにおいて出力電圧ＶOはＶOHからＶOLに減少する。一方、センサ入力ＢINを減少させると閾値点ＢOPより小さい閾値点ＢRPにおいて出力電圧ＶOは逆にＶOLからＶOHに増加し、ヒステリシス幅｜ＢＨ｜を備えたヒステリシス特性をもつデジタル出力電圧ＶOを得る。【０００４】
次に、従来のセンサ閾値回路の動作を、図８を参照して説明する。
始めに、図８におけるバイアス電流切り替え回路７０のスイッチＳＷOが導通し、スイッチＳＷRが開放している時の閾値点について、図１０を参照して説明する。図１０は、説明を簡単にするために、図８のバイアス電流切り替え回路７０のスイッチＳＷOが導通し、スイッチＳＷRが開放している状態で、４端子型センサ１０、電圧比較器２０、センサバイアス電流ＩBOを取り出した回路構成を示す図である。【０００５】
まず、解析しやすくするため、センサ駆動電流ＩSを検出する抵抗器ＲSの抵抗値をセンサ抵抗器Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4の抵抗値に比べて非常に小さいと考え、それによりセンサの駆動端子電圧ＶCC２はセンサ駆動電圧ＶCCに等しいとする。後で導かれる結果から、センサ駆動電圧ＶCCに閾値点が依存しないことがわかるので、センサ駆動電流検出抵抗器ＲSの抵抗値は、任意の値でかまわない。
このとき、センサバイアス電流発生回路５０が発生する電流ＩBOはセンサ駆動電流ＩSを用いて次の式（１）となる。
ＩBO＝ＩS×ＲS／ＲO      …（１）
ここで簡単にする為に、次のように電流ミラー比１／ＫOを定義する。
１／ＫO＝ＲS／ＲO        …（２）【０００６】
このとき、図１０に示すように、センサ抵抗器Ｒ1に流れる電流をＩ1、センサ抵抗器Ｒ3及び、Ｒ4に流れる電流をＩ2とし、センサ抵抗器Ｒ1、Ｒ2の接続点の電位をＶP、センサ抵抗器Ｒ3、Ｒ4の接続点の電位をＶNとすると、次の式（３ａ）〜（３ｃ）が成り立つ。
Ｉ1＝（ＶCC−ＶP）／Ｒ1      …（３ａ）
Ｉ2＝ＶCC／（Ｒ3＋Ｒ4）      …（３ｂ）
ＶP／Ｒ2＝Ｉ1＋（Ｉ1＋Ｉ2）／ＫO      …（３ｃ）
ＶPについて解くと、
ＶP＝ＶCC×[（１＋１／ＫO）／Ｒ1＋１／｛ＫO×（Ｒ3＋Ｒ4）｝]／（１／Ｒ2＋（１＋１／ＫO）／Ｒ1）              …（４）
となる。電圧比較器２０は、ＶP＝ＶNとなる電圧でスイッチするので、次式（５）が成り立つ。
ＶCC×[（１＋１／ＫO）／Ｒ1＋１／｛ＫO×（Ｒ3＋Ｒ4）｝]／｛１／Ｒ2＋（１＋１／ＫO）／Ｒ1｝＝Ｒ4×ＶCC／（Ｒ３＋Ｒ４）      …（５）【０００７】
４端子型センサ１０は、外部から印加されるセンサ入力ＢINに応じて、抵抗器Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4がバランスを崩し、Ｒ1＝Ｒ4＝Ｒ＋ΔＲ、Ｒ2＝Ｒ3＝Ｒ−ΔＲ、または、Ｒ1＝Ｒ4＝Ｒ−ΔＲ、Ｒ2＝Ｒ3＝Ｒ＋ΔＲとなりセンサ出力電圧ＶSO（＝ＶP−ＶN）を発生すると考えることができる。これより、Ｒ1＝Ｒ4＝Ｒ＋ΔＲ、Ｒ2＝Ｒ3＝Ｒ−ΔＲとすると、式（５）は以下のようになる。
[（１＋１／ＫO）／（Ｒ＋ΔＲ）＋１／｛ＫO×（Ｒ−ΔＲ＋Ｒ＋ΔＲ）｝]／（１／（Ｒ−ΔＲ）＋（１＋１／ＫO）／（Ｒ＋ΔＲ）＝（Ｒ＋ΔＲ）／（Ｒ−ΔＲ＋Ｒ＋ΔＲ）      …（６）
上式（６）が成り立つΔＲ／Ｒを求める。
ΔＲ／Ｒ＝１／[（２×ＫO×｛１＋１／（２×ＫO）｝]
≒１／（２×ＫO）  ≡ＢOP      …（７）
すなわち、上式（７）が成り立つΔＲ／Ｒが閾値点ＢOPとなる。ここで、通常のセンサ出力電圧は数百μＶから数十ｍＶ程度であり、センサ駆動電圧は１Ｖから５Ｖ程度である。これより、ＫOは十分に大きい値として近似をおこなっている。【０００８】
同様にして、図８におけるバイアス電流切り替え回路７０のスイッチＳＷOが開放し、スイッチＳＷRが導通している時の閾値点について、図１１を参照して説明する。図１１は、説明を簡単にするために、図８のバイアス電流切り替え回路７０のスイッチＳＷOが開放し、スイッチＳＷRが導通している状態で、４端子型センサ１０、電圧比較器２０、センサバイアス電流ＩBRを取り出した回路構成を示す図である。
このとき、センサバイアス電流発生回路５０が発生する電流ＩBRは次の式（８）となる。
ＩBR＝ＩS×ＲS／ＲR      …（８）
ここで簡単にする為に、次のように電流ミラー比１／ＫRを定義する。
１／ＫR＝ＲS／ＲR        …（９）
このとき、図１１に示すように電流を定めセンサバイアス電流ＩBOの時の電流ミラー比１／ＫOを１／ＫRとすることで同様に考えることができ、ＶP＝ＶNが成り立つときのΔＲ／Ｒは次の式（１０）で与えられる。
ΔＲ／Ｒ≒１／（２×ＫR） ≡ＢRP      …（１０）
すなわち、上式（１０）が成り立つΔＲ／Ｒが閾値点ＢRPとなる。【０００９】
次に、バイアス電流切り替え回路７０のスイッチＳＷO、スイッチＳＷRの切り替えによってつくられるヒステリシス幅｜ＢＨ｜を考える。
ヒステリシス幅｜ＢＨ｜は以下の式（１１）で求まる。
｜ＢＨ｜＝｜ＢOP−ＢRP｜＝｜１／（２×ＫO）−１／（２×ＫR）｜
＝｜ＲS×（１／ＲO−１／ＲR）／２｜      …（１１）
上式（７）、（１０）、（１１）から得られる閾値点ＢOP及びＢRP、ヒステリシス幅｜ＢＨ｜とセンサ駆動電流検出抵抗器ＲSとの関係を図１２に示す。
図１２に示すように、従来のセンサ閾値回路においては、センサ駆動電流検出回路３０の抵抗器ＲSを変化させることで閾値点を変化させた場合、ヒステリシス幅｜ＢＨ｜も同様に変化することが分かる。これは、上式（１１）からも分かる。
【特許文献１】特開２００１−１０８４８０号公報
【００１０】
しかしながら、従来のセンサ閾値回路においては、上記のように抵抗器ＲSを変化させることで閾値点を変化させた際に、これと同様にヒステリシス幅｜ＢＨ｜も変化する。ヒステリシス幅｜ＢＨ｜は、センサ出力ノイズによる出力のばらつきを軽減させる働きをする。このため、閾値点を変化させた場合には、ヒステリシス幅｜ＢＨ｜の変化によりセンサ出力ノイズによる出力ばらつきの影響が閾値点によって異なることが生じるという問題があった。【００１１】
また、抵抗器ＲOと抵抗器ＲRを変化させることにより閾値点を変化させると、閾値点の変化に依存しないヒステリシス幅｜ＢＨ｜を得ることができる。しかし、２つの抵抗器を変化させる為には、２つの出力端子が必要となり、チップ面積、チップコストの増加などの問題が発生する。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、１つの抵抗器を変化させることにより閾値点の変化を可能とし、閾値点の変化に依存しないヒステリシス幅を与えることができるセンサ閾値回路を提供することを目的としている。
【発明の開示】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１によるセンサ閾値回路は、センサの入力に対しヒステリシス特性をもったデジタル信号を出力するセンサ閾値回路において、前記センサの出力電圧を２値化する電圧比較器と、前記センサの駆動電流を検出するセンサ駆動電流検出回路と、前記電圧比較器の出力に基づいて前記センサ駆動電流検出回路で検出されたセンサ駆動電流の１／Ｋ倍（Ｋ＞０）の閾値電流を発生するセンサバイアス電流発生回路と、前記センサ駆動電流検出回路で検出したセンサ駆動電流の１／Ａ倍（Ａ＞０）の閾値調整電流を発生し、前記センサバイアス電流発生回路で発生した前記閾値電流から前記閾値調整電流を加減算してセンサバイアス電流を発生し、前記センサの出力端子に供給する閾値調整電流発生回路と、を具備することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の請求項２によるセンサ閾値回路は、請求項１において、
前記電圧比較器の出力に基づいて第１の抵抗と第２の抵抗を切り替えるバイアス電流切り替え回路と、を更に具備し、前記センサバイアス電流発生回路は、前記バイアス電流切り替え回路で接続された第１の抵抗または第２の抵抗に基づいて、前記閾値電流を発生することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の請求項３によるセンサ閾値回路は、請求項２において、
前記閾値調整電流発生回路は、センサ駆動電圧を基準として閾値点を変化させるための第１の抵抗器と、ＧＮＤを基準にして閾値点を変化させるための第２および第３の抵抗器と、演算増幅器とを備え、前記第１の抵抗器の抵抗値をＲA、前記第２および第３の抵抗器の抵抗値をそれぞれＲB，ＲC（ＲB＞ＲC）、前記センサ駆動電流検出回路の抵抗器の抵抗値をＲSとすると、前記１／Ａの値は、以下の式で表されることを特徴とする。
１／Ａ＝（ＲS／ＲA／２）×（１−ＲC／ＲB）
【００１５】
また、本発明の請求項４によるセンサ閾値回路は、請求項３において、
前記第１の抵抗器、前記第２の抵抗器、前記第３の抵抗器の少なくとも１つは、可変抵抗器であることを特徴とする。
また、本発明の請求項５によるセンサ閾値回路は、請求項１において、
前記閾値調整電流発生回路は、センサ駆動電圧を基準として閾値点を変化させるための第１の抵抗器と、演算増幅器とを備え、前記第１の抵抗器の抵抗値をＲA、前記センサ駆動電流検出回路の抵抗器の抵抗値をＲSとすると、前記１／Ａの値は、以下の式で表されることを特徴とする。
１／Ａ＝ＲS／ＲA
【００１６】
また、本発明の請求項６によるセンサ閾値回路は、請求項５において、
前記第１の抵抗器は可変抵抗器であることを特徴とする。
また、本発明の請求項７によるセンサ閾値回路は、請求項１〜６のいずれか１項において、
前記第１の抵抗器の抵抗値をＲO、前記第２の抵抗器の抵抗値をＲRとし、前記第１の抵抗器のみが導通している場合、１／Ｋ＝ＲS／ＲOで表され、前記第２の抵抗値のみが導通している場合、１／Ｋ＝ＲS／ＲRで表されることを特徴とする。
また、本発明の請求項８によるセンサ閾値回路は、請求項１〜６のいずれか１項において、
前記センサは、４端子型のセンサであって、ホール素子、磁気抵抗素子、歪みセンサ、圧力センサ、温度センサ、加速度センサのいずれか１つであることを特徴とする。
【００１７】
以上説明したように本発明によれば、センサバイアス電流ＩＢをセンサ駆動電流から発生した閾値電流ＩTと閾値調整電流ＩCONTで発生することにより、ヒステリシス幅｜ＢＨ｜は抵抗比Ｋにより与えられるので、Ｋが決定されればヒステリシス幅｜ＢＨ｜は閾値点を変化させる係数Ａに依存せず一定となる。また、定数Ｋが決定されれば、ヒステリシス幅｜ＢＨ｜はひとつの値にきまり、ばらつきや温度変動、経時変化がない。従って、本発明によれば、閾値点の変化に依存しないヒステリシス幅｜ＢＨ｜を得ることを可能としたセンサ閾値回路を提供することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるセンサ閾値回路の構成を示す概念図である。
【図２】図１の４端子型センサと電圧比較器、閾値電流ＩT及び閾値調整電流ＩCONTを取り出した回路構成を示す回路図である。
【図３】本発明の第２の実施形態におけるセンサ閾値回路の構成を示す回路図である。
【図４】図３の４端子型センサとセンサ駆動電流検出回路、閾値調整電流発生回路を取り出した回路構成を示す回路図である。
【図５】図３の４端子型センサと電圧比較器、閾値電流ＩT及び閾値調整電流ＩCONTを取り出した回路構成を示す回路図である。
【図６】実施形態における閾値点と係数１／Ａの関係を示す図である。
【図７】本発明の第３の実施形態におけるセンサ閾値回路の構成を示す回路図である。
【図８】従来のセンサ閾値回路の構成を示す回路図である。
【図９】ヒステリシス特性をもつセンサ閾値回路のセンサ入力と出力電圧の関係を示す図である。
【図１０】図８のバイアス電流切り替え回路のスイッチＳＷOが導通状態、スイッチＳＷRが開放状態において４端子型センサ、センサバイアス電流ＩBO及び電圧比較器を取り出した回路構成を示す回路図である。
【図１１】図８のバイアス電流切り替え回路のスイッチＳＷOが開放状態、スイッチＳＷRが導通状態において４端子型センサ、センサバイアス電流ＩBR及び電圧比較器を取り出した回路構成を示す回路図である。
【図１２】従来のセンサ閾値回路における閾値点とセンサ駆動電流検出抵抗器ＲSの関係を示す図である。
【符号の説明】
【００１９】
１０…４端子型センサ、２０…電圧比較器、３０…センサ駆動電流検出回路、４０…センサ駆動電圧源、５０…センサバイアス電流発生回路、６０…閾値調整電流発生回路、７０…バイアス電流切り替え回路、５２、６１、６２…演算増幅器、５１，６３，６４…ＰＭＯＳトランジスタ、６５，６６，６７…ＮＭＯＳトランジスタ、７１…インバータ、ＳＷO，ＳＷR…スイッチ、Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4，ＲS，ＲO，ＲR，ＲA，ＲB，ＲC…抵抗器
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。但し、図面は、全図において相互に対応する部分には同一符号を付し、重複部分においては後述での説明を適時省略する。
[第１の実施形態]
（第１の実施形態の構成）
図１は、本発明におけるセンサ閾値回路の第１の実施形態の構成を示す概念図である。
このセンサ閾値回路は、４端子型センサ１０と、電圧比較器２０と、センサ駆動電流検出回路３０と、センサバイアス電流発生回路５０と、閾値調整電流発生回路６０と、バイアス電流切り替え回路７０とを備えて構成されている。なお、４端子型センサ１０は、抵抗型の４端子型センサであって、例えばホール素子，磁気抵抗素子，歪みセンサ，圧力センサ，温度センサ，加速度センサのいずれかである。【００２１】
また、このセンサ閾値回路は、４端子型センサ１０の出力端子にセンサバイアス電流発生回路５０と閾値調整電流発生回路６０で発生したセンサバイアス電流ＩBを流し込み、センサバイアス電流ＩBと４端子型センサ１０の出力端子ＶPのインピーダンスＲOUTとの積ＩB×ＲOUTによる電圧ドロップを利用し、センサ出力電圧ＶSO（＝ＶP−ＶN）にヒステリシス特性を有している。
このような構成のセンサ閾値回路において、センサ駆動電流検出回路３０を用いてセンサ駆動電流ＩSを検出し、センサバイアス電流発生回路５０でセンサ駆動電流ＩSの１／Ｋ倍（Ｋ＞０）の閾値電流ＩTが発生する。ここで、Ｋはバイアス電流切り替え回路７０の制御により２つの値を持ち、センサバイアス電流発生回路５０は２つの閾値電流ＩTO、ＩTRを発生する。【００２２】
また、閾値調整電流発生回路６０でセンサ駆動電流ＩSの１／Ａ倍（Ａ＞０）の閾値調整電流ＩCONTを発生し、閾値電流ＩTと閾値調整電流ＩCONTを加減算することにより、センサバイアス電流ＩBを発生する。
本発明のセンサ閾値回路の要点は、センサ駆動電流ＩSを元に閾値電流ＩTと閾値調整電流ＩCONTを発生させ、閾値電流ＩTに閾値調整電流ＩCONTを加減算することによりセンサバイアス電流ＩBOを発生させるようにしたことである。【００２３】
本発明を理解する為に、まず、図１における閾値電流ＩTと閾値調整電流ＩCONTについて考察する。
図２は、説明を簡単にするために、図１に示すセンサ閾値回路の内、４端子型センサ１０と、電圧比較器２０とを取り出し、これに閾値電流ＩTと閾値調整電流ＩCONTが流れる構成の回路図である。
図１に示すセンサバイアス電流発生回路５０がバイアス電流切り替え回路７０により閾値電流ＩTOを発生しているときの閾値点ＢOPを考える。【００２４】
このとき、センサバイアス電流ＩBOは、センサバイアス電流発生回路５０の電流ミラー比１／ＫO、閾値調整電流発生回路６０の電流ミラー比１／Ａを用いて、次式（１２）で表される。
ＩBO＝ＩTO−ＩCONT
＝ＩS／ＫO−ＩS／Ａ      …（１２）
このとき、次の式（１３ａ）〜（１３ｃ）が成り立つ。
Ｉ1＝（ＶCC−ＶP）／Ｒ1      …（１３ａ）
Ｉ2＝ＶCC／（Ｒ3＋Ｒ4）      …（１３ｂ）
ＶP／Ｒ2＝Ｉ１＋（（Ｉ１＋Ｉ２）／ＫO−（Ｉ1＋Ｉ2）／Ａ））      …（１３ｃ）【００２５】
ＶPについて解くと、
ＶP＝ＶCC×[（１＋１／ＫO−１／Ａ）／Ｒ1＋（１／ＫO−１／Ａ）／（Ｒ3＋Ｒ4）]／[１／Ｒ2＋（１＋１／ＫO−１／Ａ）／Ｒ1]      …（１４）
となる。電圧比較器２０は、ＶP＝ＶNとなる電圧でスイッチするので、次式（１５）が成り立つ。
ＶCC×[（１＋１／ＫO−１／Ａ）／Ｒ1＋（１／ＫO−１／Ａ）／（Ｒ3＋Ｒ4）]／[１／Ｒ2＋（１＋１／ＫO−１／Ａ）／Ｒ1]＝Ｒ４×ＶCC／（Ｒ3＋Ｒ4）    …（１５）【００２６】
４端子型センサ１０は、外部から印加されるセンサ入力ＢINに応じて抵抗器Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4がバランスを崩しＲ1＝Ｒ4＝Ｒ＋ΔＲ、Ｒ2＝Ｒ3＝Ｒ−ΔＲ、または、Ｒ1＝Ｒ4＝Ｒ−ΔＲ、Ｒ2＝Ｒ3＝Ｒ＋ΔＲとなりセンサ出力電圧ＶSO（＝ＶP−ＶN）を発生すると考えることができる。これより、Ｒ1＝Ｒ4＝Ｒ＋ΔＲ、Ｒ2＝Ｒ3＝Ｒ−ΔＲとすると、次式（１６）が成り立つ。
｛（１＋１／ＫO−１／Ａ）／（Ｒ＋ΔＲ）＋（１／ＫO−１／Ａ）／（Ｒ−ΔＲ＋Ｒ＋ΔＲ）｝／｛１／（Ｒ−ΔＲ）＋（１＋１／ＫO−１／Ａ）／（Ｒ＋ΔＲ）｝＝（Ｒ＋ΔＲ）／（Ｒ−ΔＲ＋Ｒ＋ΔＲ）      …（１６）【００２７】
上式（１６）が成り立つΔＲ／Ｒを求める。
ΔＲ／Ｒ＝（１／ＫO−１／Ａ）／[２×｛１＋１／２×（１／ＫO−１／Ａ）｝]
≒１／（２×ＫO）−１／（２×Ａ）≡ＢOP      …（１７）
すなわち、上式（１７）が成り立つΔＲ／Ｒが閾値点ＢOPとなる。ここで、今前提としている範囲では定数ＫO、Ａは十分に大きい値として扱えることを利用し近似をおこなった。【００２８】
次に、図１に示すセンサバイアス電流発生回路５０がバイアス電流切り替え回路７０により閾値電流ＩTRを発生しているときの閾値点ＢRPを考える。
このとき、センサバイアス電流ＩBOは、センサバイアス電流発生回路５０の電流ミラー比１／ＫR、閾値調整電流発生回路６０の電流ミラー比１／Ａを用いて、次式（１８）で表される。
ＩBR＝ＩTR−ＩCONT
＝ＩS／ＫR−ＩS／Ａ      …（１８）
このときの閾値点ＢRPは、式（１２）〜（１７）内に含まれるセンサバイアス電流発生回路５０の電流ミラー比１／ＫOを１／ＫRに置き換えることにより同様に求めることができる。
ΔＲ／Ｒ≒１／（２×ＫR）−１／（２×Ａ）≡ＢRP      …（１９）【００２９】
次に、センサバイアス電流発生回路５０がバイアス電流切り替え回路７０により閾値電流ＩTO，閾値電流ＩTRを切り替えることにより作られるヒステリシス幅｜ＢＨ｜について考える。
この時、ヒステリシス幅｜ＢＨ｜は次式（２０）で表される。
｜ＢＨ｜＝｜ＢOP―ＢRP｜＝｜｛１／（２×ＫO）−１／（２×Ａ）｝−｛１／（２×ＫR）−１／（２×Ａ）｝｜
＝｜１／（２×ＫO）−１／（２×ＫR）｜      …（２０）【００３０】
上記の実施形態で求められた上式（１７），（１９），（２０）において重要なことは、閾値点ＢOP及びＢRPは係数Ａに依存しており、ヒステリシス幅｜ＢＨ｜は、係数Ａに依存していないということである。
また、係数Ａを変えることにより、閾値点の変化が可能となる。
また、上式（２０）から、センサ駆動電圧ＶCCにヒステリシス幅｜ＢＨ｜が依存しないことがわかる。【００３１】
上記の係数ＫO，ＫRは、ミラー比によって与えられるので、係数ＫO，ＫRが決まればヒステリシス幅｜ＢＨ｜はひとつの値に決まり、ばらつきや温度変動、経時変化がない。
従って、本発明のセンサ閾値回路によれば、閾値点の変化に依存しないヒステリシス幅を与えることができる。
尚、第１の実施形態では、センサバイアス電流発生回路５０と閾値調整電流発生回路６０で発生したセンサバイアス電流ＩBは、４端子型センサ１０の出力端子ＶPに流し込むようにしているが、４端子型センサ１０の出力端子ＶPの代わりに出力端子ＶNに流し込んでもよい。【００３２】
[第２の実施形態]
（第２の実施形態の構成）
図３は、本発明におけるセンサ閾値回路の第２の実施形態の構成を示す回路図である。
このセンサ閾値回路は、４端子型センサ１０と、電圧比較器２０と、センサ駆動電流検出回路３０と、センサバイアス電流発生回路５０と、閾値調整電流発生回路６０と、バイアス電流切り替え回路７０とを備えて構成されている。なお、４端子型センサ１０は、抵抗型の４端子型センサであって、例えばホール素子，磁気抵抗素子，歪みセンサ，圧力センサ，温度センサ，加速度センサのいずれかである。【００３３】
また、このセンサ閾値回路は、４端子型センサ１０の出力端子にセンサバイアス電流発生回路５０と閾値調整電流発生回路６０で発生したセンサバイアス電流ＩBを流し込み、センサバイアス電流ＩBと４端子型センサ１０の出力端子ＶPのインピーダンスＲOUTとの積ＩB×ＲOUTによる電圧ドロップを利用し、センサ出力電圧ＶSO（＝ＶP−ＶN）にヒステリシス特性を有している。【００３４】
このような構成のセンサ閾値回路において、センサ駆動電流検出回路３０の抵抗器ＲSを用いてセンサ駆動電流ＩSを検出し、抵抗器ＲS，バイアス電流切り替え回路７０の制御により接続された抵抗器ＲRまたは抵抗器ＲO，演算増幅器５２及びＰＭＯＳトランジスタ５１からなるセンサバイアス電流発生回路５０でセンサ駆動電流ＩSの１／Ｋ倍（Ｋ＞０）の閾値電流ＩTが発生する。ここで、Ｋはバイアス電流切り替え回路７０の制御により２つの値を持ち、センサバイアス電流発生回路５０は２つの閾値電流ＩTO、ＩTRを発生する。【００３５】
また、抵抗器ＲA，演算増幅器６１，ＰＭＯＳトランジスタ６３，ＰＭＯＳトランジスタ６４，抵抗器ＲC，抵抗器ＲB，演算増幅器６２，ＮＭＯＳトランジスタ６５，ＮＭＯＳトランジスタ６６，ＮＭＯＳトランジスタ６７からなる閾値調整電流発生回路６０でセンサ駆動電流ＩSの１／Ａ倍（Ａ＞０）の閾値調整電流ＩCONTを発生する。
また、閾値調整電流発生回路６０で閾値電流ＩTと閾値調整電流ＩCONTを減算することにより、センサバイアス電流ＩBを発生する。第２の実施形態では、閾値電流ＩTから閾値調整電流ＩCONTを減算した電流をセンサバイアス電流ＩBOとして説明するが、閾値電流ＩTに閾値調整電流ＩCONTを加算した電流をセンサバイアス電流ＩBOとしても良い。【００３６】
本発明のセンサ閾値回路の要点は、センサ駆動電流ＩSを元に閾値電流ＩTと閾値調整電流ＩCONTを発生させ、閾値電流ＩTに閾値調整電流ＩCONTを加減算することによりセンサバイアス電流ＩBOを発生させるようにしたことである。
本発明を理解する為に、まず、図３における閾値電流ＩTと閾値調整電流ＩCONTについて考察する。また、理解を簡単にする為に、センサ駆動電流を検出する抵抗器ＲSの抵抗値を、センサ抵抗器Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4の抵抗値に比べて非常に小さいと考え、それによりセンサの駆動端子電圧ＶCC２はＶCCに等しいとした。後で導かれる結果から、センサ駆動電圧ＶCCに閾値点が依存しないことがわかるので、センサ駆動電流検出抵抗器ＲSの抵抗値は、任意の値でかまわない。【００３７】
まず、図３におけるバイアス電流切り替え回路７０のスイッチＳＷOが導通し、スイッチＳＷRが開放している時の閾値電流ＩTOについて説明する。
ＩTO＝ＩS×ＲS／ＲO      …（２１）
ここで簡単にする為に、次のようにセンサバイアス電流発生回路５０の電流ミラー比１／ＫOを定義する。
１／ＫO＝ＲS／ＲO      …（２２）
次に、図３におけるバイアス電流切り替え回路７０のスイッチＳＷRが導通し、スイッチＳＷOが開放している時の閾値電流ＩTRについて説明する。
ＩTR＝ＩS×ＲS／ＲR      …（２３）
ここで簡単にする為に、次のようにセンサバイアス電流発生回路５０の電流ミラー比１／ＫRを定義する。
１／ＫR＝ＲS／ＲR      …（２４）【００３８】
次に、図４のように電流を定め、閾値調整電流ＩCONTについて説明する。図４は、説明を簡単にするために、図３に示すセンサ閾値回路内の４端子型センサ１０とセンサ駆動電流検出回路３０、センサ駆動電圧源４０、閾値調整電流発生回路６０とを取り出した回路図である。ここで、説明を簡単にするため、ＰＭＯＳトランジスタ６３とＰＭＯＳトランジスタ６４はサイズが等しいとして以下扱う。また、ＮＭＯＳトランジスタ６６とＮＭＯＳトランジスタ６７はサイズが等しいとして以下扱う。また、ＲB＞ＲCとする。【００３９】
まず、ＰＭＯＳトランジスタ６３とＰＭＯＳトランジスタ６４に流れる電流Ｉ63、Ｉ64は等しく次式（２５）で表される。
Ｉ63＝Ｉ64＝ＩS×ＲS／ＲA／２      …（２５）
また、ＮＭＯＳトランジスタ６５と抵抗器ＲBに流れる電流Ｉ65は次式（２６）で表される。
Ｉ65＝Ｉ64×ＲC／ＲB
＝ＩS×ＲS／ＲA／２×ＲC／ＲB      …（２６）【００４０】
また、ＮＭＯＳトランジスタ６６とＮＭＯＳトランジスタ６７の電流Ｉ66、閾値調整電流ＩCONTは等しく次式（２７）で表される。
Ｉ66＝ＩCONT＝Ｉ63−Ｉ65
＝（ＩS×ＲS／ＲA／２）−（ＩS×ＲS／ＲA／２）×ＲC／ＲB
＝（ＩS×ＲS／ＲA／２）×（１−ＲC／ＲB）      …（２７）
ここで、簡単にするため次式（２８）を定義する。
１／Ａ＝ＲS／ＲA／２×（１−ＲC／ＲB）      …（２８）【００４１】
次に、図５のように電流を定める。図５は、説明を簡単にするために、図３に示すセンサ閾値回路の内、４端子型センサ１０と、電圧比較器２０とを取り出し、これに閾値電流ＩTと閾値調整電流ＩCONTが流れる構成の回路図である。
図３に示すバイアス電流切り替え回路７０のスイッチＳＷOが導通し、スイッチＳＷRが開放している時の閾値点ＢOPを考える。
このとき、閾値電流ＩTOは上式（２１）で表され、センサバイアス電流ＩBOは式（２１），式（２２），式（２７），式（２８）を用いて、次式（２９）で表される。
ＩBO＝ＩTO−ＩCONT
＝ＩS／ＫO−ＩS／Ａ      …（２９）【００４２】
このとき、次の式（３０ａ）〜（３０ｃ）が成り立つ。
Ｉ1＝（ＶCC−ＶP）／Ｒ1      …（３０ａ）
Ｉ2＝ＶCC／（Ｒ3＋Ｒ4）      …（３０ｂ）
ＶP／Ｒ2＝Ｉ１＋（（Ｉ１＋Ｉ２）／ＫO−（Ｉ1＋Ｉ2）／Ａ））      …（３０ｃ）
ＶPについて解くと、
ＶP＝ＶCC×[（１＋１／ＫO−１／Ａ）／Ｒ1＋（１／ＫO−１／Ａ）／（Ｒ3＋Ｒ4）]／[１／Ｒ2＋（１＋１／ＫO−１／Ａ）／Ｒ1]      …（３１）
となる。電圧比較器２０は、ＶP＝ＶNとなる電圧でスイッチするので、次式（３２）が成り立つ。
ＶCC×[（１＋１／ＫO−１／Ａ）／Ｒ1＋（１／ＫO−１／Ａ）／（Ｒ3＋Ｒ4）]／[１／Ｒ2＋（１＋１／ＫO−１／Ａ）／Ｒ1]＝Ｒ４×ＶCC／（Ｒ3＋Ｒ4）    …（３２）【００４３】
４端子型センサ１０は、外部から印加されるセンサ入力ＢINに応じて抵抗器Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4がバランスを崩しＲ1＝Ｒ4＝Ｒ＋ΔＲ、Ｒ2＝Ｒ3＝Ｒ−ΔＲ、または、Ｒ1＝Ｒ4＝Ｒ−ΔＲ、Ｒ2＝Ｒ3＝Ｒ＋ΔＲとなりセンサ出力電圧ＶSO（＝ＶP−ＶN）を発生すると考えることができる。これより、Ｒ1＝Ｒ4＝Ｒ＋ΔＲ、Ｒ2＝Ｒ3＝Ｒ−ΔＲとすると、次式（３３）が成り立つ。
｛（１＋１／ＫO−１／Ａ）／（Ｒ＋ΔＲ）＋（１／ＫO−１／Ａ）／（Ｒ−ΔＲ＋Ｒ＋ΔＲ）｝／｛１／（Ｒ−ΔＲ）＋（１＋１／ＫO−１／Ａ）／（Ｒ＋ΔＲ）｝＝（Ｒ＋ΔＲ）／（Ｒ−ΔＲ＋Ｒ＋ΔＲ）      …（３３）
上式（３３）が成り立つΔＲ／Ｒを求める。
ΔＲ／Ｒ＝（１／ＫO−１／Ａ）／[２×｛１＋１／２×（１／ＫO−１／Ａ）｝]
≒１／（２×ＫO）−１／（２×Ａ）≡ＢOP      …（３４）
すなわち、上式（３４）が成り立つΔＲ／Ｒが閾値点ＢOPとなる。ここで、今前提としている範囲では定数ＫO、Ａは十分に大きい値として扱えることを利用し近似をおこなった。【００４４】
次に、図３に示すバイアス電流切り替え回路７０のスイッチＳＷOが開放し、スイッチＳＷRが導通している時の閾値点ＢRPを考える。
このとき、閾値電流ＩTRは上式（３３）で表され、センサバイアス電流ＩBRは式（２３），式（２４），式（２７），式（２８）を用いて、次式（３５）で表される。
ＩBR＝ＩTR−ＩCONT
＝ＩS／ＫR−ＩS／Ａ      …（３５）
このときの閾値点ＢRPは、式（３０）〜（３４）内に含まれるセンサバイアス電流発生回路５０の電流ミラー比１／ＫOを１／ＫRに置き換えることにより同様に求めることができる。
ΔＲ／Ｒ≒１／（２×ＫR）−１／（２×Ａ）≡ＢRP      …（３６）【００４５】
次に、バイアス電流切り替え回路７０のスイッチＳＷO，スイッチＳＷRを切り替えることにより作られるヒステリシス幅｜ＢＨ｜について考える。
この時、ヒステリシス幅｜ＢＨ｜は次式（３７）で表される。
｜ＢＨ｜＝｜ＢOP―ＢRP｜＝｜｛１／（２×ＫO）−１／（２×Ａ）｝−｛１／（２×ＫR）−１／（２×Ａ）｝｜
＝｜１／（２×ＫO）−１／（２×ＫR）｜      …（３７）
上式（３４），（３６），（３７）から得られる閾値点ＢOP及びＢRP、ヒステリシス幅｜ＢＨ｜と係数１／Ａの関係を図６に示す。【００４６】
上記の実施形態で求められた上式（３４），（３６），（３７）、および図６において重要なことは、閾値点ＢOP及びＢRPは係数Ａに依存しており、ヒステリシス幅｜ＢＨ｜は、係数Ａに依存していないということである。また、上式（２８）より係数Ａは、抵抗比によって決まるため、少なくとも１つの抵抗器を変えることにより閾値点の変化が可能となる。図３及び図４では、抵抗器ＲCを可変抵抗器として図示しているが、抵抗器ＲAまたは抵抗器ＲBを可変抵抗器としても良い。【００４７】
また、閾値点の変化は、ＶCCを基準とする場合には抵抗器ＲAを変化させ、ＧＮＤを基準にする場合には抵抗器ＲBまたは抵抗器ＲCを変化させることで可能であり、基準電圧によらず閾値点を変化させることができる。ここで、抵抗器ＲSは式（２２），（２４）より、係数ＫO，ＫRに依存する係数になるため変化させることはできない。また、上式（３７）から、センサ駆動電圧ＶCCにヒステリシス幅｜ＢＨ｜が依存しないことがわかる。
上記の係数ＫO，ＫRは、抵抗比によって与えられるので、係数ＫO，ＫRが決まればヒステリシス幅｜ＢＨ｜はひとつの値に決まり、ばらつきや温度変動、経時変化がない。
従って、本発明のセンサ閾値回路によれば、閾値点の変化に依存しないヒステリシス幅を与えることができる。【００４８】
[第３の実施形態]
（第３の実施形態の構成）
図７は、本発明におけるセンサ閾値回路の第３の実施形態の構成を示す回路図である。
このセンサ閾値回路は、４端子型センサ１０と、電圧比較器２０と、センサ駆動電流検出回路３０と、センサバイアス電流発生回路５０と、閾値調整電流発生回路６０と、バイアス電流切り替え回路７０とを備えて構成されている。なお、４端子型センサ１０は、抵抗型の４端子型センサであって、例えばホール素子、磁気抵抗素子、歪みセンサ、圧力センサ、温度センサ、加速度センサのいずれかである。
また、このセンサ閾値回路は、４端子型センサ１０の出力端子にセンサバイアス電流発生回路５０と閾値調整電流発生回路６０で発生したセンサバイアス電流ＩBを流し込み、センサバイアス電流ＩBと４端子型センサ１０の出力端子ＶPのインピーダンスＲOUTとの積ＩB×ＲOUTによる電圧ドロップを利用し、センサ出力ＶSO（＝ＶP−ＶN）にヒステリシス特性を有している。【００４９】
このような構成のセンサ閾値回路において、センサ駆動電流検出回路３０の抵抗器ＲSを用いてセンサ駆動電流ＩSを検出し、抵抗器ＲS、バイアス電流切り替え回路７０の制御により接続された抵抗器ＲRまたは抵抗器ＲO、演算増幅器５２及びＰＭＯＳトランジスタ５１からなるセンサバイアス電流発生回路５０でセンサ駆動電流ＩSの１／Ｋ倍（Ｋ＞０）の閾値電流ＩTを発生する。ここで、Ｋはバイアス電流切り替え回路７０の制御により２つの値を持ち、センサバイアス電流発生回路５０は２つの閾値電流ＩTO、ＩTRを発生する。【００５０】
また、抵抗器ＲA、演算増幅器６１、ＰＭＯＳトランジスタ６３、ＮＭＯＳトランジスタ６６、ＮＭＯＳトランジスタ６７からなる閾値調整電流発生回路６０でセンサ駆動電流ＩSの１／Ａ倍（Ａ＞０）の閾値調整電流ＩCONTを発生する。
また、閾値調整電流発生回路６０で閾値電流ＩTと閾値調整電流ＩCONTを減算することにより、センサバイアス電流ＩBを発生する。第３の実施形態では、閾値電流ＩTから閾値調整電流ＩCONTを減算した電流をセンサバイアス電流ＩBOとして説明するが、閾値電流ＩTに閾値調整電流ＩCONTを加算した電流をセンサバイアス電流ＩBOとしても良い。【００５１】
本実施形態の作用および効果は、第１及び第２の実施形態と同様であるので省略する。異なる点は式（２８）であるが、図７に示すセンサ閾値回路に於ける閾値点ＢOP、閾値点ＢRP、ヒステリシス幅｜ＢＨ｜は、上式（２８）で定義した１／Ａを次式（３８）に置き換えることで、同様に考えることができる。
１／Ａ＝ＲS／ＲA      …（３８）
ここで、説明を簡単にするため、ＮＭＯＳトランジスタ６６とＮＭＯＳトランジスタ６７のサイズは等しいとして扱った。
また、上式（３８）より係数Ａは、抵抗比によって決まるため、１つの抵抗器を変えることにより閾値点の変化が可能となる。
以上の構成により、第１及び第２の実施形態と同様に、係数ＫO、ＫRが決まればヒステリシス幅｜ＢＨ｜はひとつの値に決まり、ばらつきや温度変動、経時変化がなく、従って、本発明のセンサ閾値回路によれば、閾値点の変化に依存しないヒステリシス幅を与えることができる。
【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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【国際調査報告】
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