(57)【要約】【課題】磁電変換係数を補償する小型の磁気センサ回路を提供する。【解決手段】磁気センサ回路は、駆動電圧が印加される電圧供給端子と接地端子とが少なくとも含まれる複数の端子を備える磁電変換素子と、複数の端子のうちのいずれか２つの端子から出力される信号を差動電圧として出力するスイッチ回路と、所定の温度特性である第１の温度特性を有する第一の抵抗とを備え、電圧供給端子から供給される電流は、第一の抵抗と、磁電変換素子とを介して、接地端子に流れる。【選択図】図１
2018189437.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動電圧が印加される電圧供給端子と接地端子とが少なくとも含まれる複数の端子を備える磁電変換素子と、
複数の前記端子のうちのいずれか２つの端子から出力される信号を差動電圧として出力するスイッチ回路と、
所定の温度特性である第１の温度特性を有する第一の抵抗と
を備え、
前記電圧供給端子から供給される電流は、前記第一の抵抗と、前記磁電変換素子とを介して、前記接地端子に流れる
磁気センサ回路。
【請求項２】
複数の前記端子のうちのいずれか１つの端子へ電流を流入させる第二スイッチ回路と、
複数の前記端子のうちのいずれか１つの端子から前記電流を流出させる第三スイッチ回路と
を更に備え、
前記電流は、更に前記第二スイッチ回路が選択した端子と、前記第三スイッチ回路が選択した端子とを介して、前記接地端子に流れる
請求項１に記載の磁気センサ回路。
【請求項３】
前記第１の温度特性を有する第二の抵抗を更に備え、
前記電流は、更に前記第二の抵抗を介して、前記接地端子に流れる
請求項１又は請求項２に記載の磁気センサ回路。
【請求項４】
温度特性が互いに異なる少なくとも２種類の抵抗から構成され、基準電圧を生成する基準電圧生成器と、
前記磁電変換素子から出力される前記差動電圧を増幅し、増幅された前記差動電圧である増幅後信号を出力する増幅回路と、
前記基準電圧生成器から出力される前記基準電圧と、前記増幅回路から出力される前記増幅後信号とを比較することにより、比較結果を出力する比較器と
を更に備え、
前記基準電圧生成器を構成する複数の抵抗のうち、少なくとも１つは前記第１の温度特性を有する抵抗である
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の磁気センサ回路。
【請求項５】
前記基準電圧生成器は、
前記第１の温度特性を有する抵抗と、
前記第１の温度特性とは異なる温度特性である第２の温度特性を有する抵抗とを備え、
前記第１の温度特性を有する抵抗と前記第２の温度特性を有する抵抗とが、前記基準電圧生成器に対して印加される電流の経路に対して直列に接続され、前記第１の温度特性を有する抵抗と前記第２の温度特性を有する抵抗との間の電圧を前記基準電圧として生成する
請求項４に記載の磁気センサ回路。
【請求項６】
前記第１の温度特性の温度係数は、前記磁電変換素子が持つ抵抗値の温度係数よりも小さい
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の磁気センサ回路。
【請求項７】
前記磁電変換素子とは、
磁電変換面に対して縦方向の磁場を検出する横型ホール素子、前記磁電変換面に対して横方向の磁場を検出する縦型ホール素子である
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の磁気センサ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気センサ回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁電変換素子（例えば、ホール素子）を使用した磁気センサ回路は、非接触型のセンサとして、各種電子機器に使用されている。例えば、折りたたみ式の携帯電話にこの磁気センサ回路が用いられる。この磁気センサ回路は、磁場がある一定闘値を超えた場合に携帯電話の開閉を検出する。この磁気センサ回路には、ホール素子と、ホール素子から出力される信号を処理する信号処理回路とが含まれる。しかし、ホール素子又は信号処理回路において、オフセット電圧が生じることがある。オフセット電圧が生じると、検出する磁場の強さを誤ることがある。検出した磁場の強さを誤ると、磁場を生じる磁石などの位置を誤る。このため、ホール素子を用いた信号処理システムは、精度よく信号を処理する必要がある。磁電変換素子がホール素子の場合には、磁場が印加されないゼロ磁場状態において、ゼロではない電圧を出力することが知られている。
ホール素子のオフセット電圧は、ホール素子を製造上のバラつき、応力、ホール素子周辺の磁場の影響などによって生じる。ホール素子のオフセット電圧を抑制する方法として、スピニングカレント法（ＳＰＩＮＮＩＮＧ  ＣＵＲＲＥＮＴ法）が知られている。例えば、正方形の形状のホール素子において４つの角にそれぞれ端子を設けた場合、０度の対向端子に駆動電流を流す場合と、９０度の対向端子に駆動電流を流す場合とで、磁場を印加した場合に生じるオフセット電圧が逆相の信号及び磁場に応じて出力される電圧は同相の信号となる。これらの信号を加算することにより、オフセット電圧を低減することができる。また、スピニングカレント法では、精度よく信号処理を行うために、正方形の形状のホール素子に０度の対向端子、９０度の対向端子、１８０度の対向端子、２７０度の対向端子からの電流供給をそれぞれ行うことにより得られる４つの信号をそれぞれ加算して、オフセット電圧を低減する場合もある。
例えば、印加される磁場の強さとホール素子から出力される信号の差動出力電圧との関係は下記の式（１）によって表現することができる。
【０００３】
【数１】
2018189437.tif 000003
【０００４】
式（１）に含まれるＶHOUTとは、ホール素子の差動出力電圧［ｍＶｏｌｔ］である。式（１）に含まれるＳIとは、単位電流・単位磁場あたりの磁場変換係数［ｍＶｏｌｔ／ｍＡ／ｍＴ］である。式（１）に含まれるＩdriveとは、ホール素子に流される電流［ｍＡ］である。言い換えると、Ｉdriveとは、ホール素子を駆動する電流の量である。式（１）に含まれるＢとは、ホール素子に印加される磁場の強さ［ｍＴ］である。
また、ホール素子が有する抵抗をＲhall［ｋｏｈｍ］、ホール素子に印加する電圧をＶdd［Ｖｏｌｔ］とすると、上述したＩdriveは、下記の式（２）によって表現することができる。
【０００５】
【数２】
2018189437.tif 000004
【０００６】
下記の式（３）は、上述した式（２）を式（１）に代入することにより導かれる。
【０００７】
【数３】
2018189437.tif 000005
【０００８】
ここで、磁気センサ回路のパッケージへの応力や、このパッケージの経年変化などのストレスによって、ホール素子が有する抵抗であるＲhallが変化することがある。このＲhallが変化すると、磁電変換係数が変化する。磁電変換係数が変化することによりホール素子から出力される信号の差動出力電圧が変化する。つまり、Ｒhallの抵抗値の変化は、磁電変換係数の変化となり、ホール素子を備える磁気センサ回路の信号処理回路の精度が劣化する。
【０００９】
特許文献１には、コイルから生じる磁場によってホール素子の磁場変換係数を校正する構成が開示されている。具体的には、２つのホール素子には互いに逆回りのコイルが配置される。このコイルに電流を流すことにより、コイルから磁場を発生させる。このコイルから発生された磁場は、ホール素子の感度を校正する磁場である。特許文献１に記載のホール素子は、ホール素子を駆動する駆動電流を変化させることにより、ホール素子の磁場変換係数を較正する。
【００１０】
特許文献２には、縦型ホール素子のストレス変化を補償する構成が開示されている。縦型ホール素子とは、磁電変換面に対して横方向の磁場を検出するホール素子である。この構成では、縦型ホール素子のストレス変化を補償するために、ストレスに依存して抵抗値が変わる抵抗体を、所定の方向に配置する。この抵抗体のそれぞれの抵抗値の変化によって、ホール素子を駆動する駆動電流を変化させる。この駆動電流と、ホール素子が有する抵抗値の特性とを対応させて、磁場変換係数を較正する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１４−５１７９１９号公報
【特許文献２】米国特許第８７２３５１５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述した従来の構成は、応力やストレスによる磁電変換素子の感度の変化を補償する場合には、磁気センサ回路にコイルなどの追加の素子が必要となる。このため、磁気センサ回路を実装する面積が大きい。つまり、磁気センサ回路を小型化することが難しい。
本発明の目的は、磁電変換係数を補償する小型の磁気センサ回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
従来のこのような問題点を解決するために、本発明の磁気センサ回路は以下のような構成とした。
【００１４】
本発明の一実施形態は、駆動電圧が印加される電圧供給端子と接地端子とが少なくとも含まれる複数の端子を備える磁電変換素子と、複数の前記端子のうちのいずれか２つの端子から出力される信号を差動電圧として出力するスイッチ回路と、所定の温度特性である第１の温度特性を有する第一の抵抗とを備え、前記電圧供給端子から供給される電流は、前記第一の抵抗と、前記磁電変換素子とを介して、前記接地端子に流れる磁気センサ回路である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、磁電変換係数を補償する小型の磁気センサ回路を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１の実施形態に係る磁気センサ回路の回路図である。
【図２】磁気センサ回路の２つの相を示す回路図である。
【図３】ホール素子が有する抵抗値の温度特性と、抵抗の温度特性との一例を示す図である。
【図４】ホール素子の駆動電流の電流値の一例を示す図である。
【図５】第２の実施形態に係る磁気センサ回路の構成の一例を示す回路図である。
【図６】基準電圧生成器の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１８】
［第１の実施形態］
図１を参照して、第１の実施形態に係る磁気センサ回路構成について説明する。
図１は、第１の実施形態に係る磁気センサ回路１００の回路図である。
【００１９】
第１の実施形態に係る磁気センサ回路１００は、電源端子ＴＭ１と、接地端子ＴＭ２と、抵抗Ｒ１と、抵抗Ｒ２と、第１のスイッチ回路ＳＷ１と、第２のスイッチ回路ＳＷ２と、第３のスイッチ回路ＳＷ３と、ホール素子Ｈ１とを備える。ホール素子Ｈ１とは、磁電変換素子の一例である。
第１のスイッチ回路ＳＷ１は、第１スイッチＳＷ１１と、第１スイッチＳＷ１２と、第１スイッチＳＷ１３と、第１スイッチＳＷ１４とを備える。第１のスイッチ回路ＳＷ１とは、第二スイッチ回路の一例である。
【００２０】
第２のスイッチ回路ＳＷ２は、第２スイッチＳＷ２１と、第２スイッチＳＷ２２と、第２スイッチＳＷ２３と、第２スイッチＳＷ２４とを備える。第２のスイッチ回路ＳＷ２とは、スイッチ回路の一例である。
第３のスイッチ回路ＳＷ３は、第３スイッチＳＷ３１と、第３スイッチＳＷ３２とを備える。第３のスイッチ回路ＳＷ３とは、第三スイッチ回路の一例である。
ホール素子Ｈ１は、端子ＨＳ１と、端子ＨＳ２と、端子ＨＳ３と、端子ＨＳ４とを備える。以下の説明では、端子ＨＳ１から端子ＨＳ４までを区別しない場合には、単に端子ＨＳとも記載する。
【００２１】
電源端子ＴＭ１には、電源から駆動電圧が印加される。電源端子ＴＭ１には、電圧Ｖddの駆動電圧が印加される。言い換えると、電源端子ＴＭ１には電源から電流Ｉ１が供給される。電源端子ＴＭ１から供給される電流Ｉ１は、抵抗Ｒ１と、ホール素子Ｈ１とを介して、接地端子ＴＭ２に流れる。
抵抗Ｒ１は、第１の温度特性を有する。第１の温度特性は、所定の温度特性である。温度特性とは、温度変化に応じて変化する抵抗Ｒ１の抵抗値の変化の特性である。抵抗Ｒ２は、抵抗Ｒ１と同様に第１の温度特性を有する。本実施形態では、第１の温度特性の温度係数は、ホール素子Ｈ１が持つ抵抗値の温度係数よりも小さい。つまり、抵抗Ｒ１又は抵抗Ｒ２は、温度の変化による抵抗値の変化が、ホール素子Ｈ１が有する抵抗値の温度の変化による変化よりも小さい。
【００２２】
第１のスイッチ回路ＳＷ１は、複数の端子ＨＳのうちのいずれか２つの端子から出力される信号を差動電圧として出力する。２つの端子から出力される信号とは、信号ＶＯ１と、信号ＶＯ２とである。この信号ＶＯ１と信号ＶＯ２とは、位相が互いに逆の信号である。
第１のスイッチ回路ＳＷ１は、不図示の信号処理回路と接続される。この信号処理回路は、第１のスイッチ回路ＳＷ１から供給される信号ＶＯ１及び信号ＶＯ２を信号処理する。具体的には、信号処理回路とは、増幅器、比較器、ＡＤ変換器（Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−ｄｉｇｉｔａｌ変換器）などの回路である。
【００２３】
第２のスイッチ回路ＳＷ２は、複数の端子のうちからいずれか１つの端子へ電流Ｉ１を流入させる。具体的には、第２のスイッチ回路ＳＷ２は、ホール素子Ｈ１の端子ＨＳ１、ホール素子Ｈ１の端子ＨＳ２のいずれか１つの端子へ電流Ｉ１を流入させる。
第３のスイッチ回路ＳＷ３は、複数の端子ＨＳのうちのいずれか１つの端子から電流Ｉ１を流出させる。
【００２４】
ホール素子Ｈ１は、上述したスピニングカレント法によって、端子ＨＳの機能が切り替えられる。具体的には、ホール素子Ｈ１の端子ＨＳにはそれぞれ、正極の電源端子機能と、負極の電源端子機能と、正相の信号を出力する正相信号出力機能と、逆相の信号を出力する逆相信号出力機能とがある。第１のスイッチ回路ＳＷ１、第２のスイッチ回路ＳＷ２及び第３のスイッチ回路ＳＷ３は、ホール素子Ｈ１が備える各端子ＨＳの機能の割り当てを変更することにより、信号出力端子に対するホール素子内の電流の方向を切り替える。また、磁気センサ回路１００のある接続状態のことを、相とも記載する。
【００２５】
ホール素子Ｈ１は、電圧供給端子に印加される駆動電圧によって駆動される。言い換えると、電圧供給端子に印加される電流Ｉ１によって駆動される。本実施形態では、電圧供給端子とは、端子ＨＳ１又は端子ＨＳ２である。ホール素子Ｈ１を駆動した電流Ｉ１は、接地端子から流出する。接地端子とは、電圧供給端子が端子ＨＳ１の場合には、端子ＨＳ３である。接地端子とは、電圧供給端子が端子ＨＳ２の場合には、端子ＨＳ４である。本実施形態では、ホール素子Ｈ１は、２つの相にされて駆動される。
【００２６】
抵抗Ｒ１は、電源端子ＴＭ１及び第２のスイッチ回路ＳＷ２と接続される。以下の説明では、抵抗Ｒ１の端子のうち、電源端子ＴＭ１と接続される端子の事を、抵抗Ｒ１の第１の端子とも記載する。また、抵抗Ｒ１の端子のうち第２のスイッチ回路ＳＷ２と接続される端子の事を、抵抗Ｒ１の第２の端子とも記載する。
【００２７】
抵抗Ｒ２は、接地端子ＴＭ２及び第３のスイッチ回路ＳＷ３と接続される。以下の説明では、抵抗Ｒ２の端子のうち、接地端子ＴＭ２と接続される端子の事を、抵抗Ｒ２の第１の端子とも記載する。また、抵抗Ｒ２の端子のうち第３のスイッチ回路ＳＷ３と接続される端子の事を、抵抗Ｒ２の第２の端子とも記載する。
【００２８】
［磁気センサ回路１００の２つの相について］
次に、図２を参照して、磁気センサ回路１００の２つの相について説明する。
図２は、磁気センサ回路１００の２つの相を示す回路図である。
図２（ａ）は、磁気センサ回路１００が第１相の状態の回路図である。図２（ｂ）は、磁気センサ回路１００が第２相の状態の回路図である。
【００２９】
［磁気センサ回路１００の第１相の回路］
第１スイッチＳＷ１１は第１相において、ホール素子Ｈ１の端子ＨＳ２と接続される。
第１スイッチＳＷ１２は第１相において、ホール素子Ｈ１の端子ＨＳ４と接続される。
第１スイッチＳＷ１３は第１相において、開放される。
第１スイッチＳＷ１４は第１相において、開放される。
第２スイッチＳＷ２１は第１相において、抵抗Ｒ１の第２の端子と、ホール素子Ｈ１の端子ＨＳ１とに接続される。
第２スイッチＳＷ２２は第１相において、開放される。
第３スイッチＳＷ３１は第１相において、開放される。
第３スイッチＳＷ３２は第１相において、抵抗Ｒ２の第２の端子と接続される。
【００３０】
ホール素子Ｈ１は第１相において、端子ＨＳ１から供給される電流Ｉ１によって駆動する。ホール素子Ｈ１は第１相において、この電流Ｉ１を端子ＨＳ３から流出させる。ホール素子Ｈ１は第１相において、端子ＨＳ２から信号ＶＯ１を、第１スイッチＳＷ１１に対して供給する。ホール素子Ｈ１は第１相において、端子ＨＳ４から信号ＶＯ２を、第１スイッチＳＷ１２に対して供給する。
【００３１】
［磁気センサ回路１００の第２相の回路］
第１スイッチＳＷ１１は第２相において、開放される。
第１スイッチＳＷ１２は第２相において、開放される。
第１スイッチＳＷ１３は第２相において、ホール素子Ｈ１の端子ＨＳ３と接続される。
第１スイッチＳＷ１４は第２相において、ホール素子Ｈ１の端子ＨＳ１と接続される。
第２スイッチＳＷ２１は第２相において、開放される。
第２スイッチＳＷ２２は第２相において、抵抗Ｒ１の第２の端子と、ホール素子Ｈ１の端子ＨＳ２とに接続される。
第３スイッチＳＷ３１は第２相において、抵抗Ｒ２の第２の端子と接続される。
第３スイッチＳＷ３２は第２相において、開放される。
【００３２】
ホール素子Ｈ１は第２相において、端子ＨＳ２から供給される電流Ｉ１によって駆動する。ホール素子Ｈ１は第２相において、この電流Ｉ１を端子ＨＳ４から流出させる。ホール素子Ｈ１は第２相において、端子ＨＳ３から信号ＶＯ１を、第１スイッチＳＷ１３に対して供給する。ホール素子Ｈ１は第２相において、端子ＨＳ１から信号ＶＯ２を、第１スイッチＳＷ１４に対して供給する。
【００３３】
［ホール素子Ｈ１の温度係数の補償について］
ここで、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２によって補償される、ホール素子Ｈ１の温度係数について説明する。
式（４）は、温度変化による抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２の抵抗値の変化を示す式である。
【００３４】
【数４】
2018189437.tif 000006
【００３５】
ここで、ｂ１は抵抗Ｒ１の基本抵抗値、ｂ２は抵抗Ｒ２の基本抵抗値、Ｒｔｂは抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２の温度係数、β1は温度係数のうちの温度の１乗に比例する１次温度係数、β2は温度係数のうちの温度の２乗に比例する２次温度係数である。
上述したように、電源端子ＴＭ１には、Ｖddの電圧が供給される。ここで、ホール素子Ｈ１にかかる電圧は、上述したホール素子Ｈ１が有する抵抗Ｒhallと、式（４）に示すＲb1と、Ｒb2との分圧比によって計算できる。ホール素子Ｈ１の差動出力電圧を式（５）によって示す。
【００３６】
【数５】
2018189437.tif 000007
【００３７】
ここで、ＶHOUTはホール素子の差動出力電圧［ｍＶｏｌｔ］、ＳIは単位電流・単位磁場あたりの磁場変換係数［ｍＶｏｌｔ／ｍＡ／ｍＴ］、Ｉdriveはホール素子に流される電流［ｍＡ］である。
また、ホール素子Ｈ１の磁電変換係数ＫＨは、式（６）によって示すことができる。
【００３８】
【数６】
2018189437.tif 000008
【００３９】
式（６）に示すように、磁電変換係数ＫＨは、Ｒhallの変化による影響が、分母の（ｂ１＋ｂ２）Ｒｔｂの項によって抑制される。ここで、（ｂ１＋ｂ２）Ｒｔｂの項とは、抵抗Ｒ１の抵抗値と抵抗Ｒ１の温度係数とを乗算した値と、抵抗Ｒ２の抵抗値と抵抗Ｒ２の温度係数とを乗算した値とを加算した値である。
次に、Ｒhallが応力によって増加した場合の、磁電変換係数ＫＨの変化量ΔＫＨを式（７）に示す。
【００４０】
【数７】
2018189437.tif 000009
【００４１】
ここで、ΔＲhallは応力によって増加したＲhallの変化量である。
式（７）に示すように、分母に抵抗の温度係数項であるＲｔｂがあることにより、応力による感度の変化を抑制することができる。ここで、式（７）に含まれるΔＲhallが正の値の場合には、磁電変換係数ＫＨは、負の方向へ変化する。しかし、磁電変換係数ＫＨは、（ｂ１＋ｂ２）Ｒｔｂの項によって変化量が抑制される。
【００４２】
ここで、図３及び図４を参照して、ホール素子が有する抵抗Ｒhallの温度特性と、抵抗Ｒの温度特性と、ホール素子Ｈ１の駆動電流の電流値の一例を示す。
図３は、ホール素子が有する抵抗値Ｒhallの温度特性と、抵抗Ｒの温度特性との一例を示す図である。
図３に示す線ＨＲは、ホール素子が有する抵抗Ｒhallの温度特性の一例である。温度Ｔが上昇すると、ホール素子が有する抵抗Ｒhallも上昇する。図３に示す線ＲＲは、抵抗の温度特性の一例である。ホール素子が有する抵抗Ｒhallよりも、温度Ｔの変化による抵抗値の変化が少ない。
【００４３】
図４は、ホール素子Ｈ１の駆動電流の電流値の一例を示す図である。
図４に示す線ＨＩは、ホール素子が有する抵抗Ｒhallの温度Ｔ変化に伴う、駆動電流Ｉhallの一例である。温度Ｔが上昇すると、駆動電流Ｉhallが低下する。これは、ホール素子が有する抵抗Ｒhallが、温度Ｔの上昇に伴い増加するためである。図４に示す線ＲＩは、抵抗Ｒ１又は抵抗Ｒ２を有する磁気センサ回路１００のホール素子Ｈ１の駆動電流Ｉhallの一例である。線ＨＩに示すＩhall温度変化よりも、線ＲＩに示すＩhall温度変化の方が、変化量が少ないことがわかる。
【００４４】
［第１の実施形態のまとめ］
上述したように、磁気センサ回路１００は、抵抗Ｒ１と、抵抗Ｒ２と、ホール素子Ｈ１とを備える。抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２は、第１の温度特性を有することにより、ホール素子Ｈ１が有する抵抗Ｒhallの温度変化に伴う抵抗値の変化量を抑制することができる。これにより、磁気センサ回路１００は、ホール素子Ｈ１から出力される信号へ応力などのストレスによる影響を抑制することができる。磁気センサ回路１００は、第１の温度特性を有する抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２によって、ホール素子Ｈ１の磁電変換係数を補償することができる。磁気センサ回路１００は、抵抗などの小型化できる素子を用いて磁電変換係数を補償するため、小型の磁気センサ回路を提供することができる。
【００４５】
なお、上述した説明では、ホール素子Ｈ１を２つの相に切り替える構成について説明したが、これに限られない。磁気センサ回路１００は４つの相に切り替えてもよい。また、磁気センサ回路１００は、複数のホール素子を備えることにより、空間的にホール素子同士のオフセット電圧を抑制してもよい。言い換えると、磁気センサ回路１００は、第二スイッチ回路及び第三スイッチ回路は必須ではない。
【００４６】
また、上述した説明では、磁気センサ回路１００は、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とを備える構成について説明したが、これに限られない。磁気センサ回路１００は、抵抗Ｒ１又は抵抗Ｒ２のうちのいずれか１つの抵抗を備えていればよい。
【００４７】
また、上述した説明では、第１の温度特性の温度係数は、ホール素子Ｈ１が持つ抵抗値の温度係数よりも小さい場合について説明したが、これに限られない。第１の温度特性の温度係数は、ホール素子Ｈ１持つ抵抗値の温度係数よりも小さい場合には、磁電変換係数ＫＨの、温度変化による変化をより抑制することができる。これにより、磁気センサ回路１００は、温度補正の幅を狭めることができる。
【００４８】
なお、上述した説明では、磁電変換素子が、ホール素子の場合について説明したがこれにかぎられない。磁電変換素子は、磁気抵抗センサであってもよい。また、上述したホール素子Ｈ１は、磁電変換面に対して縦方向の磁場を検出する横型ホール素子の場合について説明したがこれに限られない。磁電変換素子は、磁電変換面に対して横方向の磁場を検出する縦型ホール素子であってもよい。
【００４９】
［第２の実施形態］
ここまでは、ホール素子Ｈ１の磁電変換係数ＫＨの応力などのストレスによる変化を抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２によって抑制する構成について説明した。次に、このホール素子Ｈ１から出力される信号に基づいて、二値のデジタル信号を生成する磁気センサ回路１００ａの構成について説明する。なお、上述した第１の実施形態と同一の構成及び動作については、同一の符号を付してその説明を省略する。
次に図５を参照して、磁気センサ回路１００ａの回路構成について説明する。
図５は、第２の実施形態に係る磁気センサ回路１００ａの構成の一例を示す回路図である。
【００５０】
磁気センサ回路１００ａは、増幅回路ＡＭＰと、基準電圧生成器ＣＶＭと、比較器ＣＭＰとを更に備える。
増幅回路ＡＭＰは、第１のスイッチ回路ＳＷ１及び基準電圧生成器ＣＶＭと接続される。
基準電圧生成器ＣＶＭは、比較器ＣＭＰと接続される。
比較器ＣＭＰは、増幅回路ＡＭＰ及び比較器ＣＭＰと接続される。
【００５１】
増幅回路ＡＭＰは、ホール素子Ｈ１から出力される差動電圧を増幅する。増幅回路ＡＭＰは、この増幅した差動電圧である増幅後信号を出力する。具体的には、増幅回路ＡＭＰは、第１のスイッチ回路ＳＷ１から信号ＶＯ１と、信号ＶＯ２とを取得する。増幅回路ＡＭＰは、第１のスイッチ回路ＳＷ１から取得した信号ＶＯ１と、信号ＶＯ２とをそれぞれ増幅する。増幅回路ＡＭＰは、増幅した信号である増幅後信号ＡＯ１と、増幅後信号ＡＯ２とを、比較器ＣＭＰに対して出力する。
基準電圧生成器ＣＶＭは、第１の基準電圧Ｖ１と、第２の基準電圧Ｖ２とを生成する。ここで、第１の基準電圧Ｖ１とは、正の電圧である。第２の基準電圧Ｖ２とは、負の電圧である。
基準電圧生成器ＣＶＭは、生成した第１の基準電圧Ｖ１と第２の基準電圧Ｖ２とをそれぞれ、比較器ＣＭＰに対して出力する。
【００５２】
比較器ＣＭＰは、基準電圧生成器ＣＶＭから出力される基準電圧と、増幅回路ＡＭＰから出力される増幅後信号とを比較することにより、比較結果を出力する。具体的には、比較器ＣＭＰは、増幅回路ＡＭＰから増幅後信号ＡＯ１と、増幅後信号ＡＯ２とを取得する。比較器ＣＭＰは、基準電圧生成器ＣＶＭから第１の基準電圧Ｖ１と、第２の基準電圧Ｖ２とを取得する。比較器ＣＭＰは、取得した増幅後信号ＡＯ１の電圧及び増幅後信号ＡＯ２の電圧と、第１の基準電圧Ｖ１及び第２の基準電圧Ｖ２との電圧の大きさを比較する。比較器ＣＭＰは、この比較結果に基づいてデジタル信号を出力する。本実施形態では、比較器ＣＭＰは、ゼロ又は１のデジタル信号を出力する。
【００５３】
ここで、図６を参照して基準電圧生成器ＣＶＭの回路構成について説明する。
図６は、基準電圧生成器ＣＶＭの回路図である。
基準電圧生成器ＣＶＭは、温度特性が互いに異なる少なくとも２種類の抵抗から構成され、基準電圧を生成する。具体的には、基準電圧生成器ＣＶＭは、第１の温度特性を有する抵抗を少なくとも１つ備える。また、基準電圧生成器ＣＶＭは、第１の温度特性とは異なる温度特性の抵抗を備える。より具体的には、基準電圧生成器ＣＶＭは、抵抗Ｒ３と、抵抗Ｒ４と、抵抗Ｒ５と、抵抗Ｒ６とを備える。ここで、抵抗Ｒ３、抵抗Ｒ４及び抵抗Ｒ５は、上述した抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２と同様の温度特性の温度係数を有する。抵抗Ｒ６は、上述した抵抗Ｒ１から抵抗Ｒ５までとは異なる温度特性の温度係数を有する。以下の説明では、この抵抗Ｒ６の温度特性のことを、第２の温度特性とも記載する。
【００５４】
抵抗Ｒ３は、電源端子ＴＭ１及び抵抗Ｒ４と接続される。抵抗Ｒ４は、抵抗Ｒ３及び接地端子ＴＭ２と接続される。つまり、第１の温度特性を有する抵抗Ｒ３と第１の温度特性を有する抵抗Ｒ４とが、基準電圧生成器ＣＶＭに対して印加される電流の経路に対して直列に接続される。抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４との間の電圧が、第１の基準電圧Ｖ１である。
抵抗Ｒ５は、抵抗Ｒ６及び接地端子ＴＭ２と接続される。抵抗Ｒ６は、電源端子ＴＭ１及び抵抗Ｒ５と接続される。つまり、第１の温度特性を有する抵抗Ｒ５と第２の温度特性を有する抵抗Ｒ６とが、基準電圧生成器ＣＶＭに対して印加される電流の経路に対して直列に接続される。抵抗Ｒ６と抵抗Ｒ５との間の電圧が、第２の基準電圧Ｖ２である。
【００５５】
第１の基準電圧Ｖ１及び第２の基準電圧Ｖ２は、式（８）によって表現できる。
【００５６】
【数８】
2018189437.tif 000010
【数９】
2018189437.tif 000011
【数１０】
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【００５７】
ここで、ＶREFは第１の基準電圧Ｖ１と第２の基準電圧Ｖ２の電圧の差分であり、ホール出力が差動信号であるため、基準電圧をＶ１とＶ２からなる差動電圧として表記している。また、Ｒｂ３は抵抗Ｒ３の抵抗値であり、Ｒｂ４はＲ４の抵抗値であり、Ｒｂ５はＲ５の抵抗値であり、Ｒａ１はＲ６の抵抗値である。ｂ３、ｂ４、ｂ５、ａ１はそれぞれ、抵抗値Ｒｂ３、Ｒｂ４、Ｒｂ５、Ｒａ１から温度依存性を取り除いた基本抵抗値である。Ｒｔｂは、抵抗Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５に含まれる温度係数であり、Ｒｔａは、抵抗Ｒ６の温度係数である。言い換えると、Ｒｔｂは、第１の温度特性の温度係数であり、Ｒｔａは、第２の温度特性の温度係数である。
【００５８】
ここで、第１の温度特性Ｒｔｂが応力によって増加した場合には、式（８）に含まれる後述する式（１１）の値が大きくなる。式（１１）の値が大きくなることにより、基準電圧ＶREFは減少する。
【００５９】
【数１１】
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【００６０】
［第２の実施形態のまとめ］
上述したように、磁気センサ回路１００ａは、増幅回路ＡＭＰと、基準電圧生成器ＣＶＭと、比較器ＣＭＰとを備える。増幅回路ＡＭＰは、ホール素子Ｈ１から出力される信号ＶＯ１及び信号ＶＯ２を増幅した、増幅後信号ＡＯ１と増幅後信号ＡＯ２とを出力する。基準電圧生成器ＣＶＭは、第１の基準電圧Ｖ１と、第２の基準電圧Ｖ２とを生成する。比較器ＣＭＰは、増幅後信号ＡＯ１と増幅後信号ＡＯ２と第１の基準電圧Ｖ１と第２の基準電圧Ｖ２とを比較することにより、デジタル信号を出力する。図５で示した抵抗Ｒ１、Ｒ２および、図６で示した抵抗Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５は同一温度係数を持つ抵抗種であって、第１の温度係数Ｒｔｂを持つ。この第１の温度係数Ｒｔｂが応力によって増加する場合には、基準電圧生成器ＣＶＭは、式（１１）で説明したように、基準電圧ＶREFは、減少する。一方、ホール素子Ｈ１の出力電圧は、式（６）の磁電変換係数ＫＨによって示されるため、第１の温度係数Ｒｔｂが増えた場合は、磁電変換係数ＫＨは、減少方向にずれる。したがって、ホール素子Ｈ１自身の抵抗以外に、例えば、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４及びＲ５で示される抵抗が一律に応力によって変化する場合であっても、ホール素子Ｈ１から出力される出力電圧と、基準電圧ＶREFとの電圧変動量の符号を一致させることで、ホール素子Ｈ１以外のデバイス（この例では抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６）が応力によって変動しても、磁気センサ（この例では比較器ＣＭＰ）の判定点の誤差を低減することができる。つまり、基準電圧生成器ＣＶＭは、互いに異なる温度係数を持つ複数の抵抗を組み合わせて、所定の温度係数をもつ基準電圧を生成する。この基準電圧生成器ＣＶＭを構成する複数の抵抗のうち、少なくとも１つは第一の抵抗と同一の温度係数を有する抵抗を用いることにより、基準電圧のずれとホール素子Ｈ１から出力される差動電圧のずれとが連動する。比較器ＣＭＰは、判定点である基準電圧が、ホール素子Ｈ１から出力される差動電圧と連動してずれることにより、判定誤差を抑制することができる。これにより、磁気センサ回路の誤差は抑制される。
【００６１】
以上、本発明の実施形態及びその変形を説明したが、これらの実施形態及びその変形は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態及びその変形は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態及びその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同時に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。また、上述した各実施形態及びその変形は、互いに適宜組み合わせることができる。
【符号の説明】
【００６２】
１００，１００ａ…磁気センサ回路
Ｈ１…ホール素子
ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３…スイッチ回路
ＡＭＰ…増幅回路
ＣＶＭ…基準電圧生成器
ＣＭＰ…比較器
【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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