(57)【要約】【課題】複数の検出経路を持つことにより高速応答特性に優れ、且つ、各検出経路の特性のばらつきに起因する信号強度の不整合を低減することのできるホール起電力検出装置および回転角度検出装置を実現する。【解決手段】２つの電流源から駆動電流が第２の周波数ｆCP2で交互に切替えられて供給される２つのホール素子１および２に対応して、ホール起電力の検出信号処理系統を２系統設け、且つ、各系統間で対応するホール素子を切替えるホール素子切替え用チョッパースイッチ１５０と、２つの増幅器を交互に切替えて用いる増幅器切替え用チョッパースイッチ１６０とを、第２の周波数ｆCP2に同期して作動させ、ループフィルタ１３０で、２系統の検出信号処理系統を構成するデバイスの特性のばらつきや２つのホール素子間でのオフセットのばらつきを平均化して両系統での信号強度の不整合を低減する。【選択図】  図１
2011169698.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１対の各ホール素子からの出力信号を受けて、磁界強度に比例した出力を得るホール起電力検出装置であって、
前記各ホール素子に駆動電流を供給する前記ホール素子数と同数の駆動電流源と、
前記各ホール素子に駆動電流を各該当するホール素子内で直交する方向に既定の第１の周波数ｆCP1で交互に切替えて供給し且つ該駆動電流の方向の切り替えによるホール起電力の極性の反転が反映されるように該ホール起電力を出力させる前記ホール素子数と同数の前段反転切替え回路部と、
前記各駆動電流源と駆動電流の供給を受ける各ホール素子との対応関係を既定の第２の周波数ｆCP2で切替える駆動電流源切替え回路部と、
前記各前段反転切替え回路部の出力を前記第２の周波数ｆCP2で切替えて出力するホール素子切替え回路部と、
前記ホール素子切替え回路部の出力を増幅する前記ホール素子数と同数の各増幅器と、
前記各増幅器の出力を前記第２の周波数ｆCP2で切替えて出力させる増幅器切替え回路部と、
前記増幅器切替え回路部の各出力を前記第１の周波数ｆCP1で極性を反転させて出力する前記ホール素子数と同数の後段反転切替え回路部と、
前記後段反転切替え回路部の各出力に基づいて既定の第３の周波数ｆLPFをカットオフ周波数とするローパスフィルタと、を備え、
前記第１の周波数ｆCP1、前記第２の周波数ｆCP2、および、前記第３の周波数ｆLPFが、|ｆCP1−ｆCP2|＞ｆLPF、且つ、ｆCP1，ｆCP2＞ｆLPFの関係を充足していることを特徴とするホール起電力検出装置。
【請求項２】
相互の相対位置が維持されるように配置され且つ駆動電流をその方向が素子内で直交する方向に経時的に切替えられるように供給可能な少なくとも１対の各ホール素子からの出力信号を受けて、磁界中における基準位置からの回転角変位に応じた値の回転角度検出出力を得る回転角度検出装置であって、
前記各ホール素子に駆動電流を供給する前記ホール素子数と同数の駆動電流源と、
前記各ホール素子に駆動電流を各該当するホール素子内で直交する方向に既定の第１の周波数ｆCP1で交互に切替えて供給し且つ該駆動電流の方向の切り替えによるホール起電力の極性の反転が反映されるように該ホール起電力を出力させる前記ホール素子数と同数の前段反転切替え回路部と、
前記各駆動電流源と駆動電流の供給を受ける各ホール素子との対応関係を既定の第２の周波数ｆCP2で切替える駆動電流源切替え回路部と、
前記各前段反転切替え回路部の出力を前記第２の周波数ｆCP2で切替えて出力するホール素子切替え回路部と、
前記ホール素子切替え回路部の出力を増幅する前記ホール素子数と同数の各増幅器と、
前記各増幅器の出力を前記第２の周波数ｆCP2で切替えて出力させる増幅器切替え回路部と、
前記増幅器切替え回路部の各出力を前記第１の周波数ｆCP1で極性を反転させて出力する前記ホール素子数と同数の後段反転切替え回路部と、
前記後段反転切替え回路部の各出力に基づいて既定の第３の周波数ｆLPFをカットオフ周波数とするローパスフィルタ機能によって回転角度検出出力を生成する回転角度検出出力生成部と、を備え、
前記第１の周波数ｆCP1、前記第２の周波数ｆCP2、および、前記第３の周波数ｆLPFが、|ｆCP1−ｆCP2|＞ｆLPF、且つ、ｆCP1，ｆCP2＞ｆLPFの関係を充足していることを特徴とする回転角度検出装置。
【請求項３】
前記第１の周波数ｆCP1、および、前記第２の周波数ｆCP2の関係が、更に、
ｆCP1＝２N・ｆCP2    (但し、Ｎは０以外の整数) の関係を充足していることを特徴とする請求項２に記載の回転角度検出装置。
【請求項４】
前記第１の周波数ｆCP1、および、前記第２の周波数ｆCP2の関係が、更に、
ｆCP1＞ｆCP2の関係を充足していることを特徴とする請求項２または３の何れか一項に記載の回転角度検出装置。
【請求項５】
前記回転角度検出出力生成部は、閉ループでの演算を行い、前記ローパスフィルタとして、前記回転角度検出出力生成部内のループフィルタを用いることを特徴とする請求項２ないし４の何れか一項に記載の回転角度検出装置。
【請求項６】
前記回転角度検出出力生成部は、移動平均フィルタによって前記ローパスフィルタ機能を実現していることを特徴とする請求項２ないし４の何れか一項に記載の回転角度検出装置。
【請求項７】
前記第１の周波数ｆCP1、および、前記第２の周波数ｆCP2の関係が、更に、
ｆCP1＝２・ｆCP2  の関係を充足し、且つ、前記ローパスフィルタ機能におけるカットオフ周波数ｆLPF1は、ｆLPF1＝ｆCP2の関係を充足していることを特徴とする請求項６に記載の回転角度検出装置。
【請求項８】
前記第１の周波数ｆCP1、および、前記第２の周波数ｆCP2の関係が、更に、
ｆCP1＝ｆCP2／２  の関係を充足し、且つ、前記ローパスフィルタ機能におけるカットオフ周波数ｆLPF1は、ｆLPF1＝ｆCP1の関係を充足していることを特徴とする請求項６に記載の回転角度検出装置。
【請求項９】
前記駆動電流源、前記増幅器が１対の前記各ホール素子に対応してそれぞれ設けられ、前記各ホール素子が、それぞれ同一平面上で直交する方向の磁場を検出するように配置されていることを特徴とする、請求項２ないし８の何れか一項に記載の回転角度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホール素子からの出力信号を受けて磁界強度に比例した出力を得るホール起電力検出装置であって、特に互いに直交する向きに配置された少なくとも１対のホール素子からの出力信号を受けて、磁界中における基準位置からの回転角変位に応じた値の角度検出出力を得るホール起電力検出装置および回転角度検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータの回転軸やサーボ機構中の回転体の回転角度を測定するための装置として、従来よりレゾルバが用いられている。周知のとおり、レゾルバは、ローターコイルとステーターコイルを有し、ステーターコイルに励磁電流を流したときに両コイル間の相対的な回転角度に応じてローターコイルに誘起する電圧をＲＤ（レゾルバデジタル）変換ＩＣで信号変換することによって回転角のデジタル信号を得ている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
レゾルバは、そのローターコイルおよびステーターコイルの巻き線数を多くすることにより電磁誘導効果を向上させているため、回転角度検出の感度が高い。レゾルバは、一般に、堅牢なハウジングにコイルを収納した構造をとり、高温環境でも使用できるという優れた耐環境性を持ったデバイスである。
しかし、レゾルバはその製造過程で、精密にコイルを巻く必要があるため、低コスト化が困難であり、また、ローターコイルおよびステーターコイルの巻き数を多くする必要性から、小型化、省スペース化、低コスト化の点では不利である。
【０００４】
また、レゾルバはコイルと上述のＲＤ変換ＩＣ間を接続するための配線が必要であり、この配線が断線する虞がある。
他方、レゾルバを使用しない非接触式の回転角度検出装置では、磁石とホール素子を用いて回転角度を検出する方式のものがある。これは、磁石が作る磁界内に、２つのホール素子を互いに９０度の角度をなすように配置し、該２つのホール素子から得られるホール素子出力信号に基づいて磁石の回転角度を求める（例えば、非特許文献２参照）。
【０００５】
しかし、ホール素子出力信号には、製造ばらつきによるオフセットが存在するため、これに起因して角度検出値に誤差を生ずる。このため、ホール素子出力信号のオフセットをキャンセルするべく、１対のホール素子の検出出力を、クロック信号で変調して位相が反転した２相の信号として取り出し、該変調信号に対し復調をかけ、オフセット成分を相対的に高周波数側に分離してオフセットによる影響を除去するといった技術が提案されている（例えば、非特許文献３参照）。
【０００６】
また一方、本出願人は、ホール素子の駆動方向を縦方向と横方向の間でランダムな２値信号によって切替えて、そのホール起電力信号をランダムに変調してＤＣ帯域を含む広い帯域にスペクトル拡散し、該拡散された信号を復調することによってホール素子のオフセットをキャンセルすると共に信号に混入する各種のノイズを効果的に除去するようにした技術を既に提案している（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２８６６９５号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】アナログデバイセズ製  RD変換IC  AD2S83 データシート（ANALOG DEVICES Variable Resolution Resolver-to-Digital Converter AD2S83）
【非特許文献２】メレキシス製  回転角センサ  MLX90316  データシート(Melexis Rotary Position Sensor IC MLX90316)
【非特許文献３】R S Popovic著    Hall Effect Devices (ISBN-10:0750300965) Inst of Physics Pub Inc (1991/05)刊
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
磁石とホール素子を用いて回転角度を検出する方式の従来の技術について更に詳述する。
この方式の利点としては、レゾルバを用いた方式による回転角度検出装置と比較して、小型化、省スペース化、低コスト化を図ることができ、更に、組み立てや実装がしやすいという点が挙げられる。
しかしながら、ホール素子を用いた回転角度検出装置では、ホール素子の駆動電流生成装置や、ホール素子の出力を増幅する増幅器のような検出経路を構成する回路が必要となり、それらのホール素子や検出経路の特性のばらつきに起因して、信号強度にばらつきが生じる。
【００１０】
図１１は、ホール素子を用いた従来の回転角度検出装置の一例を表すブロック図である。
図１１の回転角度検出装置は、２つのホール素子１１０１，１１０２の近傍に図示されない磁石が設けられる。この磁石は、被検出量としての回転角度位置が可変であるように設けられ、２つのホール素子１１０１，１１０２に対してバイアス磁界を作用させる。
２つのホール素子１１０１，１１０２は、直交するＸ方向に対応するホール素子１１０１およびＹ方向に対応するホール素子１１０２であり、ホール素子１１０１を駆動する駆動電流源１１０３およびホール素子１１０２を駆動する駆動電流源１１０４が設けられている。そして、既述の非特許文献３に開示された如く、駆動電流の方向をホール素子内で直交する方向に交互に切替えることによってホール素子１１０１，１１０２のホール起電力に変調をかけ、後段の回路で周波数分離して検出するように構成されている。
【００１１】
上述の変調をかけるために、Ｘ方向に対応するホール素子１１０１の駆動電流の方向を、周波数ｆCPのチョッパー駆動信号ＣＰに同期して切替え動作を行うチョッパースイッチ１１１１で上述のように交互に切替える。
同様に、Ｙ方向に対応するホール素子１１０２の駆動電流の方向を、周波数ｆCPのチョッパー駆動信号ＣＰに同期して切替え動作を行うチョッパースイッチ１１２１で、上述のように交互に切替える。
【００１２】
上述のように駆動電流の方向が切替えられて生じたＸ方向に対応するホール素子１１０１からの出力信号は増幅器１１１２に供給され、Ｙ方向に対応するホール素子１１０２の出力信号は増幅器１２２２に供給される。
増幅器１１１２の出力信号が、周波数ｆCPのチョッパー駆動信号ＣＰに同期して切替え動作を行うＸチャネルのチョッパースイッチ１１１３に供給され、同様に、増幅器１２２２の出力信号が、周波数ｆCPのチョッパー駆動信号ＣＰに同期して切替え動作を行うＹチャネルのチョッパースイッチ１１２３に供給される。
【００１３】
このＸチャネルのチョッパースイッチ１１１３の出力信号Ｖｘ・ｃｏｓθが低域通過特性を有するループフィルタを含む角度検出ループ１１３０に入力される。
また、Ｙチャネルのチョッパースイッチ１１２３の出力信号Ｖｙ・ｓｉｎθも低域通過特性を有するループフィルタを含む角度検出ループ１１３０に入力される。
そして、角度検出ループ１１３０から、検出出力θnを得る。
【００１４】
図１２は、図１１の回転角度検出装置において両チャネルの信号処理に適用する素子の特性が整合していない場合の作用を説明する図である。
即ち、図１１における各増幅器１１１２および１１２２の後段の各チョッパースイッチ１１１３および１１２３の入力信号および出力信号を表している。各増幅器１１１２および１１２２の前段の各チョッパースイッチ１１１１および１１２１で変調された、チョッパー周波数ｆCPの、ＸチャネルおよびＹチャネルの各ホール起電力ＳｘおよびＳｙは、各対応するチョッパースイッチ１１１３および１１２３で復調される。
【００１５】
オフセットの成分ＯｘおよびＯｙを含む信号は、チョッパー周波数ｆCPで変調されており、これは低域通過特性を有するループフィルタを含む角度検出ループ１１３０内で低減されるが、信号強度のミスマッチの影響はキャンセルできない。
このようにキャンセルできない両チャネルの信号強度のミスマッチによる差分に起因して、角度検出に誤差を生じる。
角度検出ループ１１３０で算出される角度情報（検出出力）をθn、実際の磁石の回転角をθとすると、θnは次の式から算出される。
θn＝ｔａｎ-1（Ｖｙ・ｓｉｎθ／Ｖｘ・ｃｏｓθ）…………（１）
【００１６】
図１３は、図１１の回転角度検出装置においてＸ、Ｙ両チャネルのチョッパースイッチの出力信号にミスマッチが生じた場合の作用を説明する図である。
即ち、Ｘ、Ｙ両チャネルの信号強度に１％のミスマッチがある場合に、上述の磁石が１回転したときに現われる角度誤差θ−θnを表している。図示の場合には、１％のミスマッチに対応して０．３度の角度誤差が生じている。
上述のように、特性のばらつき等に起因して、Ｘ、Ｙ両チャネルの信号強度にミスマッチが生じると、角度演算を行う際に誤差が生じるという問題を惹起する。
このような問題に対処するべく、非特許文献２に開示された技術では、増幅器等の各信号処理回路について単一の検出経路を２つのホール素子に関して時分割で共通に用いるようにしている。即ち、２つのホール素子に関する各個の系統に分けて信号処理を行うことに起因する特性のばらつきが生じないようにしている。
【００１７】
一方、上掲の特許文献１に開示の技術では、２対の対向する端子を持つ単一のホール素子を、各対の端子に交互に切替えて駆動電流を供給する。そして、この切替えに同期して、駆動電流の供給に用いない他方の１対の端子からホール起電力を検出し、該検出出力に基づいて当該ホール素子に作用する磁場の状況を検出する。この場合特に、上述の切替えをＰＮ符号を用いてランダムに行うようにして、検出信号を広帯域にスペクトル拡散した上、ローパスフィルタを通してノイズ成分を除去するようにしている。
【００１８】
しかし、回転角センサをモータの回転検出に用いる場合のように、特に高速の応答性が要求される用途には、単一の検出信号処理経路を時分割で共通に用いる方式では十分に応えきれない。
本発明は上述のような状況に鑑みてなされたものであり、複数の検出経路を持つことにより高速応答特性に優れ、且つ、各検出経路の特性のばらつきに起因する信号強度の不整合を低減することのできるホール起電力検出装置および回転角度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】
【００１９】
上記目的を達成するべく、以下に列挙するような技術を提案する。
（１）少なくとも１対の各ホール素子からの出力信号を受けて、磁界強度に比例した出力を得るホール起電力検出装置であって、
前記各ホール素子に駆動電流を供給する前記ホール素子数と同数の駆動電流源と、
前記各ホール素子に駆動電流を各該当するホール素子内で直交する方向に既定の第１の周波数ｆCP1で交互に切替えて供給し且つ該駆動電流の方向の切り替えによるホール起電力の極性の反転が反映されるように該ホール起電力を出力させる前記ホール素子数と同数の前段反転切替え回路部と、
前記各駆動電流源と駆動電流の供給を受ける各ホール素子との対応関係を既定の第２の周波数ｆCP2で切替える駆動電流源切替え回路部と、
前記各前段反転切替え回路部の出力を前記第２の周波数ｆCP2で切替えて出力するホール素子切替え回路部と、
前記ホール素子切替え回路部の出力を増幅する前記ホール素子数と同数の各増幅器と、
前記各増幅器の出力を前記第２の周波数ｆCP2で切替えて出力させる増幅器切替え回路部と、
前記増幅器切替え回路部の各出力を前記第１の周波数ｆCP1で極性を反転させて出力する前記ホール素子数と同数の後段反転切替え回路部と、
前記後段反転切替え回路部の各出力に基づいて既定の第３の周波数ｆLPFをカットオフ周波数とするローパスフィルタ機能によって回転角度検出出力を生成する回転角度検出出力生成部と、を備え、
前記第１の周波数ｆCP1、前記第２の周波数ｆCP2、および、前記第３の周波数ｆLPFが、|ｆCP1−ｆCP2|＞ｆLPF、且つ、ｆCP1，ｆCP2＞ｆLPFの関係を充足していることを特徴とするホール起電力検出装置。
【００２０】
上記（１）のホール起電力検出装置では、少なくとも１対の各ホール素子からの出力信号を受けて、磁界強度に比例した出力を得る。
そして、その駆動電流源が、前記ホール素子数と同数設けられ、前記各ホール素子に駆動電流を供給する。
また、その前段反転切替え回路部が、前記ホール素子数と同数設けられ、前記各ホール素子に駆動電流を各該当するホール素子内で直交する方向に既定の第１の周波数ｆCP1で交互に切替えて供給し且つ該駆動電流の方向の切り替えによるホール起電力の極性の反転が反映されるように該ホール起電力を出力させる。
【００２１】
また、その駆動電流源切替え回路部が、前記各駆動電流源と駆動電流の供給を受ける各ホール素子との対応関係を既定の第２の周波数ｆCP2で切替える。
更にまた、後段反転切替え回路部が、前記ホール素子数と同数設けられ、前記増幅器切替え回路部の各出力を前記第１の周波数ｆCP1で極性を反転させて出力する。
また、回転角度検出出力生成部が、前記後段反転切替え回路部の各出力に基づいて既定の第３の周波数ｆLPFをカットオフ周波数とするローパスフィルタ機能によって回転角度検出出力を生成する。
以上において、前記第１の周波数ｆCP1、前記第２の周波数ｆCP2、および、前記第３の周波数ｆLPFが、|ｆCP1−ｆCP2|＞ｆLPF、且つ、ｆCP1，ｆCP2＞ｆLPFの関係を充足している。
【００２２】
（２）相互の相対位置が維持されるように配置され且つ駆動電流をその方向が素子内で直交する方向に経時的に切替えられるように供給可能な少なくとも１対の各ホール素子からの出力信号を受けて、磁界中における基準位置からの回転角変位に応じた値の回転角度検出出力を得る回転角度検出装置であって、
前記各ホール素子に駆動電流を供給する前記ホール素子数と同数の駆動電流源と、
前記各ホール素子に駆動電流を各該当するホール素子内で直交する方向に既定の第１の周波数ｆCP1で交互に切替えて供給し且つ該駆動電流の方向の切り替えによるホール起電力の極性の反転が反映されるように該ホール起電力を出力させる前記ホール素子数と同数の前段反転切替え回路部と、
前記各駆動電流源と駆動電流の供給を受ける各ホール素子との対応関係を既定の第２の周波数ｆCP2で切替える駆動電流源切替え回路部と、
前記各前段反転切替え回路部の出力を前記第２の周波数ｆCP2で切替えて出力するホール素子切替え回路部と、
前記ホール素子切替え回路部の出力を増幅する前記ホール素子数と同数の各増幅器と、
前記各増幅器の出力を前記第２の周波数ｆCP2で切替えて出力させる増幅器切替え回路部と、
前記増幅器切替え回路部の各出力を前記第１の周波数ｆCP1で極性を反転させて出力する前記ホール素子数と同数の後段反転切替え回路部と、
前記後段反転切替え回路部の各出力に基づいて既定の第３の周波数ｆLPFをカットオフ周波数とするローパスフィルタ機能によって回転角度検出出力を生成する回転角度検出出力生成部と、を備え、
前記第１の周波数ｆCP1、前記第２の周波数ｆCP2、および、前記第３の周波数ｆLPFが、|ｆCP1−ｆCP2|＞ｆLPF、且つ、ｆCP1，ｆCP2＞ｆLPFの関係を充足していることを特徴とする回転角度検出装置。
【００２３】
上記（２）の回転角度検出装置では、相互の相対位置が維持されるように配置され且つ駆動電流をその方向が素子内で直交する方向に経時的に切替えられるように供給可能な少なくとも１対の各ホール素子からの出力信号を受けて、磁界中における基準位置からの回転角変位に応じた値の回転角度検出出力を得る。
そして、その駆動電流源が、前記ホール素子数と同数設けられ、前記各ホール素子に駆動電流を供給する。
また、その前段反転切替え回路部が、前記ホール素子数と同数設けられ、前記各ホール素子に駆動電流を各該当するホール素子内で直交する方向に既定の第１の周波数ｆCP1で交互に切替えて供給し且つ該駆動電流の方向の切り替えによるホール起電力の極性の反転が反映されるように該ホール起電力を出力させる。
【００２４】
また、その駆動電流源切替え回路部が、前記各駆動電流源と駆動電流の供給を受ける各ホール素子との対応関係を既定の第２の周波数ｆCP2で切替える。
更にまた、後段反転切替え回路部が、前記ホール素子数と同数設けられ、前記増幅器切替え回路部の各出力を前記第１の周波数ｆCP1で極性を反転させて出力する。
また、回転角度検出出力生成部が、前記後段反転切替え回路部の各出力に基づいて既定の第３の周波数ｆLPFをカットオフ周波数とするローパスフィルタ機能によって回転角度検出出力を生成する。
以上において、前記第１の周波数ｆCP1、前記第２の周波数ｆCP2、および、前記第３の周波数ｆLPFが、|ｆCP1−ｆCP2|＞ｆLPF、且つ、ｆCP1，ｆCP2＞ｆLPFの関係を充足している。
【００２５】
（３）前記第１の周波数ｆCP1、および、前記第２の周波数ｆCP2の関係が、更に、
ｆCP1＝２N・ｆCP2    (但し、Ｎは０以外の整数) の関係を充足していることを特徴とする（１）および（２）の何れか一の回転角度検出装置。
上記（３）の回転角度検出装置では、（１）および（２）の何れか一の回転角度検出装置において特に、前記第１の周波数ｆCP1、および、前記第２の周波数ｆCP2の関係が、更に、ｆCP1＝２N・ｆCP2    (但し、Ｎは０以外の整数) の関係を充足して、ノイズの効果的な低減を可能にしている。
【００２６】
（４）前記第１の周波数ｆCP1、および、前記第２の周波数ｆCP2の関係が、更に、
ｆCP1＞ｆCP2の関係を充足していることを特徴とする（２）または（３）の回転角度検出装置。
上記（４）の回転角度検出装置では、（２）または（３）の回転角度検出装置において特に、前記第１の周波数ｆCP1、および、前記第２の周波数ｆCP2の関係が、更に、ｆCP1＞ｆCP2の関係を充足して、ノイズの効果的な低減を可能にしている。
【００２７】
（５）前記回転角度検出出力生成部は、閉ループでの演算を行い、前記ローパスフィルタとして前記回転角度検出出力生成部内のループフィルタを用いることを特徴とする（２）ないし（４）の何れか一の回転角度検出装置。
上記（５）の回転角度検出装置では、（２）ないし（４）の何れか一の回転角度検出装置において特に、前記回転角度検出出力生成部は、閉ループでの演算を行い、前記ローパスフィルタとして前記回転角度検出出力生成部内のループフィルタを用いて、ノイズの効果的な低減を可能にしている。
【００２８】
（６）前記回転角度検出出力生成部は、移動平均フィルタによって前記ローパスフィルタ機能を実現していることを特徴とする（２）ないし（４）の何れか一の回転角度検出装置。
上記（６）の回転角度検出装置では、（２）ないし（４）の何れか一の回転角度検出装置において特に、前記回転角度検出出力生成部は、移動平均フィルタによって前記ローパスフィルタ機能を実現して、ノイズの効果的な低減を可能にしている。
【００２９】
（７）前記第１の周波数ｆCP1、および、前記第２の周波数ｆCP2の関係が、更に、
ｆCP1＝２・ｆCP2  の関係を充足し、且つ、前記ローパスフィルタ機能におけるカットオフ周波数ｆLPF1は、ｆLPF1＝ｆCP2の関係を充足していることを特徴とする（６）の回転角度検出装置。
上記（７）の回転角度検出装置では、（６）の回転角度検出装置において特に、前記第１の周波数ｆCP1、および、前記第２の周波数ｆCP2の関係が、更に、ｆCP1＝２・ｆCP2  の関係を充足し、且つ、前記ローパスフィルタ機能におけるカットオフ周波数ｆLPF1は、ｆLPF1＝ｆCP2の関係を充足するようにして、ノイズの効果的な低減を可能にしている。
【００３０】
（８）前記第１の周波数ｆCP1、および、前記第２の周波数ｆCP2の関係が、更に、
ｆCP1＝ｆCP2／２  の関係を充足し、且つ、前記ローパスフィルタ機能におけるカットオフ周波数ｆLPF1は、ｆLPF1＝ｆCP1の関係を充足していることを特徴とする（６）の回転角度検出装置。
上記（８）の回転角度検出装置では、（６）の回転角度検出装置において特に、前記第１の周波数ｆCP1、および、前記第２の周波数ｆCP2の関係が、更に、ｆCP1＝ｆCP2／２  の関係を充足し、且つ、前記ローパスフィルタ機能におけるカットオフ周波数ｆLPF1は、ｆLPF1＝ｆCP1の関係を充足するようにして、ノイズの効果的な低減を可能にしている。
【００３１】
（９）前記駆動電流源、前記増幅器が１対の前記各ホール素子に対応してそれぞれ設けられ、前記各ホール素子が、それぞれ同一平面上で直交する方向の磁場を検出するように配置されていることを特徴とする、請求項２ないし８の何れか一項に記載の回転角度検出装置。
上記（９）の回転角度検出装置では、（２）ないし（８）の何れか一の回転角度検出装置において特に、前記駆動電流源、前記増幅器が１対の前記各ホール素子に対応してそれぞれ設けられ、前記各ホール素子が、それぞれ同一平面上で直交する方向の磁場を検出するように配置されている。
【発明の効果】
【００３２】
複数の検出経路を持つことにより高速応答特性に優れ、且つ、各検出経路の特性のばらつきに起因する信号強度の不整合を低減することのできる回転角度検出装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態である回転角度検出装置を表す機能ブロック図である。
【図２】図１の回転角度検出装置における第１のチョッパースイッチに関係する各信号のタイミングチャートである。
【図３】図１の回転角度検出装置における増幅器切替え用チョッパースイッチに関係する各信号のタイミングチャートである。
【図４】図１の回転角度検出装置における第３のチョッパースイッチに関係する各信号のタイミングチャートである。
【図５】図１の回転角度検出装置における第１のチョッパースイッチの出力に関する周波数スペクトラムを表す図である。
【図６】図１の回転角度検出装置におけるノイズ抑制について説明する周波数スペクトラムを表す図である。
【図７】本発明の回転角度検出装置の他の実施の形態を表す機能ブロック図である。
【図８】本発明の回転角度検出装置に適用して好適な移動平均フィルタの周波数特性を表す図である。
【図９】ノイズ成分の周波数スペクトラムと移動平均フィルタの減衰特性とを表す図である。
【図１０】本発明の回転角度検出装置の更に他の実施の形態を表す機能ブロック図である。
【図１１】ホール素子を用いた従来の回転角度検出装置の一例を表すブロック図である。
【図１２】図１１の回転角度検出装置において両チャネルの信号処理に適用する素子の特性が整合していない場合の作用を説明する図である。
【図１３】図１１の回転角度検出装置において両チャネルのチョッパースイッチの出力信号にミスマッチが生じた場合の作用を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態につき詳述することにより本発明を明らかにする。
図１は、本発明の実施の形態である回転角度検出装置を表す機能ブロック図である。
図１を参照して説明する回転角度検出装置では、一般的なこの種の装置におけると同様に、２つのホール素子１，２の近傍に図示されない磁石が設けられる。この磁石は、被検出量としての回転角度位置（従って、この回転角度位置に相応した直接の被検出量であるホール起電力）が可変であるように設けられ、２つのホール素子１，２に対してバイアス磁界を作用させる。
【００３５】
図１の回転角度検出装置では、感磁方向が直交する位置関係に配された第１のホール素子１および第２のホール素子２に対応して、これらのホール素子１，２に交互に駆動電流（バイアス電流）を供給する第１の駆動電流源３および第２の駆動電流源４を備えている。
但し、適用され得る各ホール素子は上記の配置および構成のものに限られず、相互の相対位置が維持されるように配置され且つ駆動電流をその方向が素子内で直交する方向に経時的に切替えられるように供給可能な少なくとも１対の各ホール素子であればよい。
また、各ホール素子は、それぞれ同一平面上で直交する方向の磁場を検出する態様の配置を採り得る。
【００３６】
図示のように、第１のチョッパースイッチ１１１が設けられ、この第１のチョッパースイッチ１１１によって、第１のホール素子１に対する駆動電流の方向の切替えと、この切替えに伴うホール起電力の出力端子の切替えとが行われる。
第１のチョッパースイッチ１１１による上述の切替え動作は、周波数ｆCP1のチョッパー駆動信号ＣＰ１に同期して行われる。
同様に、第２のチョッパースイッチ１２１が設けられ、この第２のチョッパースイッチ１２１によって、第２のホール素子１に対する駆動電流の方向の切替えと、この切替えに伴うホール起電力の出力端子の切替えとが行われる。
【００３７】
第２のチョッパースイッチ１２１による上述の切替え動作も、上述の周波数ｆCP1のチョッパー駆動信号ＣＰ１に同期して行われる。
即ち、上述の第１のチョッパースイッチ１１１および第２のチョッパースイッチ１２１は、各ホール素子１および２に駆動電流を各該当するホール素子内で直交する方向に既定の第１の周波数ｆCP1で交互に切替えて供給し且つ該駆動電流の方向の切り替えによるホール起電力の極性の反転が反映されるように該ホール起電力を出力させるホール素子数と同数の前段反転切替え回路部を構成している。
【００３８】
一方、第１の駆動電流源３および第２の駆動電流源４から、第１のチョッパースイッチ１１１および第２のチョッパースイッチ１２１への駆動電流の供給は、両駆動電流源３、４から両チョッパースイッチ１１１、１２１への駆動電流供給経路に介挿された駆動電流源切替え用チョッパースイッチ１４０を通して行われる。この駆動電流源切替え用チョッパースイッチ１４０によって、第１の駆動電流源３および第２の駆動電流源４から第１のチョッパースイッチ１１１および第２のチョッパースイッチ１２１への駆動電流の供給は、供給元と供給先との対応関係が交互に切替えられるようにして行われる。
【００３９】
この駆動電流源切替え用チョッパースイッチ１４０における上述の切替え動作は、周波数ｆCP2のチョッパー駆動信号ＣＰ２に同期して行われる。
即ち、駆動電流源切替え用チョッパースイッチ１４０は、各駆動電流源３および４と駆動電流の供給を受ける各ホール素子１および２との対応関係を既定の第２の周波数ｆCP2で切替える駆動電流源切替え回路部を構成している。
【００４０】
第１のチョッパースイッチ１１１および第２のチョッパースイッチ１２１によって駆動電流の方向が切替えられて生じた第１のホール素子１および第２のホール素子２からの各１対の出力信号は、ホール素子切替え用チョッパースイッチ１５０によって各対の出力信号が交互に切替えられて、増幅器１２２および増幅器１２２に入力される。
このチョッパースイッチ１５０の切替え動作は、周波数ｆCP2のチョッパー駆動信号ＣＰ２に同期して行われる。
【００４１】
即ち、ホール素子切替え用チョッパースイッチ１５０は、各前段反転切替え回路部の出力を前記第２の周波数ｆCP2で切替えて出力するホール素子切替え回路部を構成している。
そして、増幅器１２２およびの増幅器１２２の各１対の出力信号が、周波数ｆCP2のチョッパー駆動信号ＣＰ２に同期して切替え動作を行う増幅器切替え用チョッパースイッチ１６０によって各対の信号が交互に切替えられて、第３のチョッパースイッチ１１３および第４のチョッパースイッチ１２３に供給される。
即ち、増幅器切替え用チョッパースイッチ１６０は、各増幅器１２２および１２２の出力を第２の周波数ｆCP2で切替えて出力させる増幅器切替え回路部を構成している。
【００４２】
第３のチョッパースイッチ１１３の出力信号が低域通過特性を有するループフィルタを含む角度検出ループ１３０に入力される。
また、第４のチョッパースイッチ１２３の出力信号も低域通過特性を有するループフィルタを含む角度検出ループ１３０に入力される。
即ち、第３のチョッパースイッチ１１３および第４のチョッパースイッチ１２３は、増幅器切替え回路部の各出力を第１の周波数ｆCP1で極性を反転させて出力するホール素子数と同数の後段反転切替え回路部を構成している。
そして、低域通過特性（カットオフ周波数は既定の第３の周波数ｆLPF）を有するループフィルタを含むアナログ角度検出ループ１３０から、検出出力θnを得る。
【００４３】
即ち、ループフィルタ１３０は、後段反転切替え回路部の各出力に基づいて既定の第３の周波数ｆLPFをカットオフ周波数とするローパスフィルタ機能によって回転角度検出出力を生成する回転角度検出出力生成部を構成している。
上述の構成において、第１のホール素子１および第２のホール素子２は製造時の条件のばらつき等に起因してバイアス磁界の強さ、及び駆動電流の単位値当たりのホール起電力であるホール素子の感度にばらつきがある。
また、第１の駆動電流源３および第２の駆動電流源４にも製造プロセスのばらつき等に起因して、それらのオフセット出力にもばらつきがある。
【００４４】
本発明の実施の形態では、上述のようなホール素子の感度やオフセット出力のばらつきの影響を、以下に詳述するようにして低減している。
図２は、図１の回転角度検出装置における第１のチョッパースイッチに関係する各信号のタイミングチャートである。
図２において、図２（Ａ）はチョッパー駆動信号ＣＰ１の信号波形図、図２（Ｂ）はチョッパー駆動信号ＣＰ２の信号波形図、図２（Ｃ）は第１のチョッパースイッチ１１１の出力であるホール素子１のホール起電力、図２（Ｄ）は第１のチョッパースイッチ１１１の出力であるホール素子１のオフセット成分である。尚、図２（Ｃ）は図１における第１のチョッパースイッチ１１１の出力側に破線の輪Ｆ２で示す部分の信号である。
【００４５】
図２（Ａ）および図２（Ｂ）を対比して明らかなとおり、本実施の形態におけるチョッパー駆動信号ＣＰ１の周波数ｆCP1とチョッパー駆動信号ＣＰ２の周波数ｆCP2との関係はｆCP1＝２×ｆCP2である。
尚、この関係は、より一般的にはｆCP1＝２N・ｆCP2    (但し、Ｎは０以外の整数)であり得るものであり、実用上は、上述の場合を含み、Ｎを１ないし２とすることは妥当である。
【００４６】
図１を参照して既述のように、第１のチョッパースイッチ１１１、第２のチョッパースイッチ１１２、第３のチョッパースイッチ１１３、および、第４のチョッパースイッチ１１４は、チョッパー駆動信号ＣＰ１に同期して切替え動作が行われ、この切替えによりホール起電力の極性を反転させる操作を行う。
また、駆動電流源切替え用チョッパースイッチ１４０、ホール素子切替え用チョッパースイッチ１５０、および、増幅器切替え用チョッパースイッチ１６０は、チョッパー駆動信号ＣＰ２に同期して切替え動作が行われる。
【００４７】
従って、駆動電流源切替え用チョッパースイッチ１４０で、図２（Ｂ）のチョッパー駆動信号ＣＰ２の半周期毎に、同じホール素子１について、駆動電流を供給するための、第１の駆動電流源３（電流Ｉｘ）と第２の駆動電流源４（電流Ｉｙ）とが切替えられる。
ホール素子はホール素子の駆動電流と磁界強度に比例した電圧を出力するものとなっているため、ホール素子の感度をＳ（電圧／磁界強度／駆動電流）とすると、単位磁場（磁界の強さの単位量）が入力されている場合、ホール素子１のホール起電力は、チョッパー駆動信号ＣＰ１に同期して極性が反転し、且つ、チョッパー駆動信号ＣＰ２に同期して駆動電流源3および４（従って、駆動電流ＩｘおよびＩｙ）が切替わることによって、ホール素子１からは図２（Ｃ）のようなホール起電力（±S・Ix、及び±S・Iy）が生じる。
【００４８】
即ち、チョッパー駆動信号ＣＰ２に同期して、駆動電流源切替え用チョッパースイッチ１４０が作動することにより、第１の駆動電流源3（電流Ｉｘ）が選択されている期間において±Ｓ・Ｉｘのホール起電力が生起し、第２の駆動電流源４（電流Ｉｙ）が選択されている期間において±Ｓ・Ｉｙのホール起電力が生起する。
図２（Ｃ）において、信号レベルを表す一点鎖線は基準レベルを表し、その上下の細線の鎖線は駆動電流源（従って、駆動電流）の切替えによって生じるオフセット量の差を表すための目安である。次の図２（Ｄ）には、図２（Ｃ）における第１のチョッパースイッチ１１１の出力のうち、上述のオフセット量に該当する成分を抽出して表記してある。
【００４９】
即ち、同一のホール素子のオフセットについては、チョッパー駆動信号ＣＰ１では変調はかからないが、ホール素子のオフセットについても駆動電流に比例した大きさとなるため、駆動電流のばらつきに起因して、第１の駆動電流源3（電流Ｉｘ）が選択されている期間においてＯH・Ｉｘであり、第２の駆動電流源４（電流Ｉｙ）が選択されている期間においてＯH・Ｉｙであるといったように異なる値をとる。
【００５０】
図３は、図１の増幅器切替え用チョッパースイッチ１６０に関係する各信号のタイミングチャートである。
図３において、図３（Ａ）はチョッパー駆動信号ＣＰ１の信号波形図、図３（Ｂ）はチョッパー駆動信号ＣＰ２の信号波形図、図３（Ｃ）は増幅器切替え用チョッパースイッチ１６０の出力である増幅されたホール起電力、図３（Ｄ）はホール素子のオフセット成分、図３（Ｅ）は増幅器のオフセット成分である。
【００５１】
尚、図３（Ｃ）は図１における増幅器切替え用チョッパースイッチ１６０の出力側に破線の輪Ｆ３で示す部分の信号である。
図３（Ａ）のチョッパー駆動信号ＣＰ１の信号波形図、および、図３（Ｂ）のチョッパー駆動信号ＣＰ２の信号波形図については、図２（Ａ）および図２（Ｂ）と同じ信号波形である。
図３（Ｃ）に示されたように、増幅器１２２で増幅されたホール起電力信号および増幅器１２２で増幅されたホール起電力信号が、増幅器切替え用チョッパースイッチ１６０の出力側にチョッパー駆動信号ＣＰ２に同期して交互に出力される。
【００５２】
既述のように、ホール素子の感度をＳとすると、チョッパー駆動信号ＣＰ２に同期して、ホール素子切替え用チョッパースイッチ１５０および増幅器切替え用チョッパースイッチ１６０が作動することにより、第１の駆動電流源３（電流Ｉｘ）および増幅器１２２が選択されている期間において、チョッパー駆動信号ＣＰ１に同期して極性が反転するようにして±Ｓ・Ｉｘ・ＧXの検出電圧が出力される。また、第２の駆動電流源４（電流Ｉｙ）および増幅器１２２が選択されている期間において、チョッパー駆動信号ＣＰ１に同期して極性が反転するようにして±Ｓ・Ｉｙの検出電圧が出力される。
【００５３】
この図３（Ｃ）の信号には、図３（Ｄ）のホール素子によるオフセット成分と、図３（Ｅ）の増幅器によるオフセット成分とが含まれている。
図３（Ｄ）のホール素子のオフセット成分は、第１の駆動電流源３（電流Ｉｘ）および増幅器１２２（増幅率ＧX）が選択されている期間においてＯH・Ｉｘ・Ｇxであり、また、第２の駆動電流源４（電流Ｉｙ）および増幅器１２２（増幅率Ｇy）が選択されている期間においてＯH・Ｉｙ・Ｇｙである値をとる。
図３（Ｅ）の増幅器のオフセット成分は、第１の駆動電流源３（電流Ｉｘ）および増幅器１２２（増幅率Ｇx）が選択されている期間においてＯAX・Ｇxであり、また、第２の駆動電流源４（電流Ｉｙ）および増幅器１２２（増幅率Ｇy）が選択されている期間においてＯAY・Ｇｙである値をとる。
【００５４】
図４は、第３のチョッパースイッチ１１３に関係する各信号のタイミングチャートである。即ち、第３のチョッパースイッチ１１３の出力と、この出力をループフィルタで低減させたときの信号波形図である。
図４において、図４（Ａ）はチョッパー駆動信号ＣＰ１の信号波形図、図４（Ｂ）はチョッパー駆動信号ＣＰ２の信号波形図、図４（Ｃ１）は第３のチョッパースイッチ１１３の作用により周波数ｆCP1で位相反転されたホール起電力、図４（Ｄ１）は第３のチョッパースイッチ１１３の作用により周波数ｆCP1で位相反転されたホール素子のオフセット成分、図４（Ｅ１）は増幅器のオフセット成分である。尚、図４（Ｃ２）、図４（Ｄ２）、および、図４（Ｅ２）については後述する。
【００５５】
ここで、図４（Ｃ１）は図１における第３のチョッパースイッチ１１３の出力側に破線の輪Ｆ４で示す部分の信号である。
図４（Ａ）のチョッパー駆動信号ＣＰ１の信号波形図、および、図４（Ｂ）のチョッパー駆動信号ＣＰ２の信号波形図については、図２（Ａ）および図２（Ｂ）と同じ信号波形である。
図４（Ｃ１）に示されたように、増幅器１２２で増幅され且つ増幅器切替え用チョッパースイッチ１６０での既述の信号切替えを経て、第３のチョッパースイッチ１１３で周波数ｆCP1のチョッパー駆動信号ＣＰ１に同期して極性反転されたホール起電力信号は、図示のように全時間区間で破線図示の０レベルよりも正側の値をとる信号に変換される。
【００５６】
即ち、本例では、チョッパー駆動信号ＣＰ２のハイレベルの時間区間でＳ・Ｉｘ・ＧX、ロウレベルの時間区間でＳ・Ｉｙ・Ｇyの値をとる検出電圧が第３のチョッパースイッチ１１３から出力される。
この図４（Ｃ１）の信号には、図４（Ｄ１）のホール素子によるオフセット成分と、図４（Ｅ１）の増幅器によるオフセット成分とが含まれているが、本実施の形態では、後述するように、これらのオフセット成分は後段の回路によって実質的に一掃される。
【００５７】
図４（Ｄ１）のホール素子のオフセット成分は、第１の駆動電流源３（電流Ｉｘ）および増幅器１２２（増幅率ＧX）が選択されている期間においてはＯH・Ｉｘ・Ｇxである図３（Ｄ）の信号が第３のチョッパースイッチ１１３で周波数ｆCP1のチョッパー駆動信号ＣＰ１に同期して極性反転されて、一点鎖線図示の０レベルから正側および負側に半周期ずれて対称となるような信号波形を呈する。また、第２の駆動電流源４（電流Ｉｙ）および増幅器１２２（増幅率Ｇy）が選択されている期間においてＯH・Ｉｙ・Ｇｙである図３（Ｄ）の信号が第３のチョッパースイッチ１１３で周波数ｆCP1のチョッパー駆動信号ＣＰ１に同期して極性反転されて、一点鎖線図示の０レベルから正側および負側に半周期ずれて対称となるような信号波形を呈する。
【００５８】
図４（Ｅ１）の増幅器のオフセット成分についても同様に、第１の駆動電流源３（電流Ｉｘ）および増幅器１２２（増幅率Ｇx）が選択されている期間においてＯAX・Ｇxである図３（Ｅ）の信号が第３のチョッパースイッチ１１３で周波数ｆCP1のチョッパー駆動信号ＣＰ１に同期して極性反転されて、一点鎖線図示の０レベルから正側および負側に半周期ずれて対称となるような信号波形を呈する。また、第２の駆動電流源４（電流Ｉｙ）および増幅器１２２（増幅率Ｇy）が選択されている期間においてＯAY・Ｇｙである図３（Ｅ）の信号が第３のチョッパースイッチ１１３で周波数ｆCP1のチョッパー駆動信号ＣＰ１に同期して極性反転されて、一点鎖線図示の０レベルから正側および負側に半周期ずれて対称となるような信号波形を呈する。
【００５９】
図４（Ｃ２）は、図４（Ｃ１）の信号を、アナログ角度検出ループ１３０内の低域通過特性を有するループフィルタを通してその高周波の成分を抑圧し平均化して得た検出出力信号を表す信号波形図であり、図４（Ｄ２）、および、図４（Ｅ２）は、図４（Ｃ１）の信号におけるオフセット成分（既述のように実効的に一掃される）を表している。
即ち、図４（Ｃ２）の信号は既述の符号によりＳ・（Ｉｘ・Ｇx＋Ｉｙ・Ｇｙ）／２と表されるレベルのＤＣ信号となる。
また、このうちのホール素子のオフセット成分は、図４（Ｄ２）のように、図４（Ｄ１）のような波形の信号が平均化されて実効的に０レベルとなる。
増幅器のオフセット成分についても同様に、図４（Ｅ２）のように、図４（Ｅ１）のような波形の信号が平均化されて実効的に０レベルとなる。
【００６０】
以上、図２、図３、および、図４を参照して説明した、ホール素子１側のホール起電力に関する系統の信号処理は、ホール素子２側のホール起電力に関する系統の信号処理についても同様である。
即ち、ホール素子２に関しても、単位磁場が印加されたときのホール起電力は図２、図３、および、図４を参照して説明したところと同様にＳ・（Ｉｘ・Ｇx＋Ｉｙ・Ｇｙ）／２の値に平均化され、信号処理系統間の、電流源や増幅器の特性のばらつきに起因する信号強度のミスマッチは実効的に０に抑制される。
【００６１】
次に、適宜図面を参照して、上述した回転角度検出装置における作用を周波数ドメインで考察する。
図５は、図１の回転角度検出装置における第１のチョッパースイッチ１１１の出力（破線の輪Ｆ２の部分）に関する周波数スペクトラムを表す図である。
電流源や増幅器の特性のばらつきに起因するゲインミスマッチの成分については、チョッパー駆動信号ＣＰ２の周波数ｆCP2で変調される。
一方、ホール素子や増幅器のオフセットについては、チョッパー駆動信号ＣＰ１の周波数ｆCP1と、周波数ｆCP1−ｆCP2および周波数ｆCP1＋ｆCP2で変調される。
また、図中、ｆLPFは既述のループフィルタにおけるカットオフ周波数である。
【００６２】
図５を参照して説明したゲインミスマッチの成分や各オフセットの信号については、これらを含んだままで角度検出のための演算（即ち、信号処理）を行うと、ノイズとして検出値の誤差を生起させる要因となる。従って、これらは十分に低減させる必要があるが、全てのノイズに対して効果的に帯域制限を行うには次の関係が充足されることを要する。
|ｆCP1−ｆCP2|＞ｆLPF；ｆCP1，ｆCP2＞ｆLPF…………（２）
各周波数について、上記（２）式を充足することによって、検出誤差の要因となる全てのノイズを効果的に抑制することができる。
図５を参照して容易に理解されるとおり、電流源や増幅器の特性のばらつきに起因するゲインミスマッチによる出力のスペクトラムは周波数ｆCP2近傍に集中する。
【００６３】
これに対し、ホール素子や増幅器のオフセットに起因するノイズのスペクトラムは周波数ｆCP11−ｆCP2および周波数ｆCP1＋ｆCP2近傍に集中する。
通常、ゲインミスマッチによるノイズ成分と、オフセットによるノイズ成分とでは、後者の方が数十倍高くなる傾向を呈するため、これの対策に特に意を用いる必要がある。
オフセットによるノイズ成分をフィルタによって抑制することを考えると、上記（２）式中の、ｆCP1−ｆCP2、または、ｆCP1は高い周波数にすることが望ましい。
【００６４】
図６は、これらのノイズに関するより具体的な周波数スペクトラムを表す図である。
図６（Ａ）は、ｆCP1＝１００ｋＨｚ、ｆCP2＝２５ｋＨｚとした場合の周波数スペクトラムを表し、図６（Ａ）は、ｆCP1＝２５ｋＨｚ、ｆCP2＝１００ｋＨｚとした場合の周波数スペクトラムを表している。
図６に表されているところから考察される如く、オフセットを効果的に低減させるには次の関係が充足されることが望ましい。
ｆCP1＞ｆCP2……………………（３）
また、ｆCP1とｆCP2との関係は、或る原発振周波数によるメインクロックから分周回路を通して生成される、２の累乗の関係とすることによって構成の簡素化が図られる。
即ち、ｆCP1＝２N・ｆCP2    (但し、Ｎは０以外の整数)
【００６５】
図７は、本発明の回転角度検出装置の他の実施の形態を表す機能ブロック図である。
図７において、図１との対応部は同一の参照符号を附して示し、それら各部の説明は図１において既述の説明を援用する。
図７の実施の形態では、第３のチョッパースイッチ１１３の出力側と角度検出ループ１３０との間に第１のΔΣ変調器１１４を設け、また、第４のチョッパースイッチ１２３の出力側と角度検出ループ１３０との間に第２のΔΣ変調器１２４を設けている。
【００６６】
そして、これら第１のおよび第２のΔΣ変調器１１４、１２４によって、第３のチョッパースイッチ１１３および第４のチョッパースイッチ１２３の各出力をデジタル信号に変換し、デジタル信号によって回転角度を検出する。
即ち、第１および第２のΔΣ変調器１１４、１２４、ならびに、角度検出ループ１３０によって、回転角度検出出力生成部が構成されている。
【００６７】
図７の実施の形態では、ホール起電力を増幅した後にＡ／Ｄ変換を行う方式の回路に比し、図１の実施の形態と同様に、チョッパー駆動信号ＣＰ２の周波数ｆCP2で２つの検出信号処理系統を相互に切替えることによって、ゲイン等、適用されているデバイスのばらつきの影響を効果的に低減することができる。
また、これらのノイズの低減方法として、角度検出ループのループフィルタを適用することが効果的である。このループフィルタは上掲の非特許文献１に開示された事例においても１ｋＨｚ程度の狭い帯域のものが適用されているが、閉ループの信号処理に関する信号の遅延は小さい特性を持つ。
従って、既述のようなオフセットやゲインのミスマッチに起因するノイズを効果的に抑制しつつ、優れた応答特性を実現することができる。
【００６８】
図８は、オフセットやゲインのミスマッチに起因するノイズを抑制するために適用して好適な移動平均フィルタの周波数特性を表す図である。
移動平均フィルタは、カットオフ周波数のｎ倍の周波数にゼロ点を持つ特性を有するため、信号処理の遅延が少ない高いカットオフ周波数のフィルタを用いても、ノイズを効率的に抑制することができる。
【００６９】
図９は、オフセットやゲインのミスマッチに起因するノイズ成分の周波数スペクトラムと移動平均フィルタの減衰特性とを表す図である。
例えば、ｆCP1＝２・ｆCP2、更には、ｆLPF＝ｆCP2としても、図９に示されたように、フィルタのゼロ点と各ノイズ成分のピークとが全て一致するようになり、効果的に全てのノイズを抑制することができる。
【００７０】
図１０は、本発明の回転角度検出装置の更に他の実施の形態を表す機能ブロック図である。
図１０において、図１との対応部は同一の参照符号を附して示し、それら各部の説明は図１において既述の説明を援用する。
図１０の実施の形態では、第３のチョッパースイッチ１１３の出力側に第１の移動平均フィルタ１１５を設け、また、第４のチョッパースイッチ１２３の出力側に第２の移動平均フィルタ１２５を設けている。
そして、これら第１および第２の移動平均フィルタ１１５、１２５の後段に角度検出ＡＤ変換器（ＡＤＣ）１７０を設けている。この角度検出ＡＤ変換器１７０によって、第１および第２の移動平均フィルタ１１５、１２５の各出力をデジタル信号に変換し、デジタル信号によって回転角度を検出する。
【００７１】
即ち、第１および第２の移動平均フィルタ１１５、１２５、および、角度検出ＡＤ変換器（ＡＤＣ）１７０によって、回転角度検出出力生成部が構成されている。
そして、ｆCP1＝２・ｆCP2とした場合には、第１および第２の移動平均フィルタ１１５、１２５のカットオフ周波数ｆLPF1は、ｆLPF1＝ｆCP2とする。
また、ｆCP1＝ｆCP2／２とした場合には、第１および第２の移動平均フィルタ１１５、１２５のカットオフ周波数ｆLPF1は、ｆLPF1＝ｆCP1とする。
尚、移動平均フィルタを適用した図１０の実施の形態においては、ｆCP1とｆCP2との関係を上述のように一義的な関係とし、（３）式のように一義的に定まらない相対的関係のみを規定する条件は適用しない。移動平均フィルタを適用すると、ノイズは全て０に抑制されるからである。
【００７２】
角度検出の演算に関しては、図１および図７の実施の形態におけるように、閉ループ方式を採ることもできるが、第１および第２の移動平均フィルタ１１５、１２５によってノイズは既に抑制される。このため、ループフィルタを含まない逐次比較型やパイプライン型の種々の角度検出ＡＤ変換器を適用してもよい。
尚、上述の各実施の形態では、ホール素子の駆動電流源と増幅器の出力信号に対しチョッパー駆動信号で切替えて変調をかける態様や、更に加えて、ΔΣ変調器に対しチョッパー駆動信号で切替えて変調をかける態様を採ったが、駆動電流源、増幅器、ないしはΔΣ変調器といった検出信号処理系統を構成する個々のデバイス毎に、これらによる出力信号に対しチョッパー駆動信号で切替えて変調をかける態様を採ることも可能である。
【００７３】
また、検出信号処理系統は、ホール素子１および２に各対応する既述のような２系統に限られず、隣接する各個の感磁面に沿う仮想平面が３６０°／ｎの角度間隔で交差するｎ個（ｎは自然数）のホール素子を配置し、これらに対応するｎ系統の検出信号処理系統を備え、上述のデバイスに対応する各デバイスを、循環的に順次に、或いは、ランダムに切替えて機能させるような構成を採ることも可能である。
更に、駆動電流源、増幅器が１対の各ホール素子に対応してそれぞれ設けられると共に、これら各ホール素子は、それぞれ同一平面上で直交する方向の磁場を検出するように配置されているような構成を採ることも可能である。
【符号の説明】
【００７４】
１…………………………………第１のホール素子
２…………………………………第２のホール素子
３…………………………………第１の電流源
４…………………………………第２の電流源
１１１……………………………第１のチョッパースイッチ
１１２、１２２…………………増幅器
１１３……………………………第３のチョッパースイッチ
１１４……………………………第１のΔΣ変調器
１２１……………………………第２のチョッパースイッチ
１２３……………………………第４のチョッパースイッチ
１２４……………………………第２のΔΣ変調器
１３０……………………………ループフィルタ
１４０……………………………駆動電流源切替え用チョッパースイッチ
１５０……………………………ホール素子切替え用チョッパースイッチ
１６０……………………………増幅器切替え用チョッパースイッチ
１７０……………………………角度検出ＡＤ変換器
【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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【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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【図１３】
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