(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチと共に用いられて、磁性体が取付けられた回転軸の回転を検出する回転検出装置であって、
前記磁性体と対向する位置に配置され、前記磁性体の変位に関する第１の信号を出力する磁気抵抗素子と、
前記磁性体と対向する位置に配置され、前記磁性体の変位に関する第２の信号を出力するホール素子と、
前記第１の信号と前記第２の信号が入力される検出回路と、
を備え、
前記検出回路は、
前記スイッチがオンのときに前記第１の信号を出力し、
前記スイッチがオフである第１の時点に前記第２の信号から前記回転軸の回転数に対応する回転数情報を検出し、
前記回転数情報を保持し、
前記第１の時点の後で前記スイッチがオンとなる第２の時点に前記保持された回転数情報を出力する、
ように構成されている、回転検出装置。
【請求項２】
前記ホール素子は第１のホール素子と第２のホール素子とを含み、
前記検出回路は、前記第１のホール素子の出力をパルス化した第１のパルス信号と前記第２のホール素子の出力をパルス化した第２のパルス信号とを用いて前記回転数情報を検出する、請求項１に記載の回転検出装置。
【請求項３】
前記検出回路は、
前記第２の時点に、前記磁気抵抗素子から出力される前記第１の信号を用いて前記磁性体の角度を表す絶対角情報を検出し、
前記保持された回転数情報と前記絶対角情報とを同時に出力する、
ように構成されている、請求項１に記載の回転検出装置。
【請求項４】
前記検出回路は、
第１の内部クロックを生成するための第１のオシレータと、
前記第１の内部クロックと異なる周波数を有する第２の内部クロックを生成する第２のオシレータと、
を有する、請求項１に記載の回転検出装置。
【請求項５】
前記検出回路は、前記スイッチがオフのときには前記第１のオシレータへの通電を停止し、前記第２のオシレータへの通電を継続するように構成されている、請求項４に記載の回転検出装置。
【請求項６】
前記検出回路は、
前記第１のオシレータに第１の電位を供給する第１のレギュレータと、
前記第２のオシレータに第２の電位を供給する第２のレギュレータと、
をさらに有する、請求項４に記載の回転検出装置。
【請求項７】
前記検出回路は、前記磁気抵抗素子に電位を供給する第３のレギュレータをさらに有する、請求項６に記載の回転検出装置。
【請求項８】
前記第１のレギュレータは、前記ホール素子と前記第１のオシレータとに前記第１の電位を供給する、請求項６に記載の回転検出装置。
【請求項９】
前記第２の内部クロックの周波数は前記第１の内部クロックの周波数よりも低い、請求項４に記載の回転検出装置。
【請求項１０】
磁気抵抗素子と、
ホール素子と、
前記磁気抵抗素子からの信号と前記ホール素子からの信号とが入力される検出回路と、
を備え、
前記検出回路は、
第１の内部クロックを生成する第１のオシレータと、
前記第１のオシレータに第１の電位を供給する第１のレギュレータと、
第２の内部クロックを生成する第２のオシレータと、
前記第２のオシレータに第２の電位を供給する第２のレギュレータと、
前記磁気抵抗素子に第３の電位を供給する第３のレギュレータと、
を有する、回転検出装置。
【請求項１１】
前記第１のレギュレータは、前記ホール素子と前記第１のオシレータとに前記第１の電位を供給する、請求項１０に記載の回転検出装置。
【請求項１２】
前記第２の内部クロックの周波数は前記第１の内部クロックの周波数よりも低い、請求項１０に記載の回転検出装置。
【請求項１３】
前記検出回路は、
前記第１の内部クロックを用いて前記磁気抵抗素子からの信号と前記ホール素子からの信号とを処理し、
前記第２の内部クロックを用いて前記ホール素子からの信号を処理する、
ように構成されている、請求項１０に記載の回転検出装置。
【請求項１４】
磁気抵抗素子と、
ホール素子と、
前記磁気抵抗素子からの信号と前記ホール素子からの信号とが入力される検出回路と、
を備え、
前記検出回路は、
第１の内部クロックを生成するための第１のオシレータと、
前記第１の内部クロックと異なる周波数を有する第２の内部クロックを生成する第２のオシレータと、
を有する、回転検出装置。
【請求項１５】
前記検出回路は、
前記ホール素子と前記第１のオシレータとに第１の電位を供給する前記第１のレギュレータと、
前記第２のオシレータに第２の電位を供給する第２のレギュレータと、
をさらに有する、請求項１４に記載の回転検出装置。
【請求項１６】
前記第２の内部クロックの周波数は前記第１の内部クロックの周波数よりも低い、請求項１４に記載の回転検出装置。
【請求項１７】
前記検出回路は、
前記第１の内部クロックを用いて前記磁気抵抗素子からの信号と前記ホール素子からの信号とを処理し、
前記第２の内部クロックを用いて前記ホール素子からの信号を処理する、
ように構成されている、請求項１４に記載の回転検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の舵角検出等に用いられる回転検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のイグニッションスイッチがオフの間でも舵角を検出する磁気センサが知られている。なお、この様な磁気センサに関する先行技術文献としては、例えば、特許文献１〜３が知られている。【０００３】
磁気抵抗素子を用いて舵角などを含む物体の回転を検出する磁気センサが知られている。この様な磁気センサに関する先行技術文献としては、例えば、特許文献４〜６が知られている。【０００４】
磁界発生手段を有し、これから発生する磁界を元にセンサの診断を行う磁気センサが知られている。この様な磁気センサに関する先行技術文献としては、例えば、特許文献７、８が知られている。【０００５】
磁気抵抗素子とホール素子とを組み合わせた磁気センサが知られている。この様な磁気センサに関する先行技術文献としては、例えば、特許文献９、１０が知られている。【０００６】
磁気センサでは高精度、高信頼性への要求が近年強くなっている。上記の磁気センサではこの要求に十分応えることは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１５−１１６９６４号公報
【特許文献２】国際公開第２０１４／１４８０８７号
【特許文献３】特開２００２−２１３９４４号公報
【特許文献４】特開２０１４−２０９１２４号公報
【特許文献５】日本国特許第５７０８９８６号公報
【特許文献６】特開２００７−１５５６６８号公報
【特許文献７】日本国特許第５６２０９８９号公報
【特許文献８】特開平６−３１０７７６号公報
【特許文献９】日本国特許第４１３８９５２号公報
【特許文献１０】日本国特許第５０８３２８１号公報
【発明の概要】
【０００８】
回転検出装置はスイッチと共に用いられて、磁性体が取付けられた回転軸の回転を検出する。回転検出装置は、磁性体の変位に関する第１の信号を出力する磁気抵抗素子と、磁性体の変位に関する第２の信号を出力するホール素子と、第１と第２の信号が入力される検出回路とを備える。検出回路は、スイッチがオンのときに第１の信号を出力し、スイッチがオフである第１の時点に第２の信号から回転軸の回転数に対応する回転数情報を検出し、回転数情報を保持し、第１の時点の後でスイッチがオンとなる第２の時点に保持された回転数情報を出力するように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】図１Ａは実施の形態における磁気センサのブロック図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは実施の形態における磁気センサの磁気検出素子の回路図である。
【図２Ａ】図２Ａは実施の形態における磁気センサを用いた回転検出装置の模式図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは実施の形態における回転検出装置を用いた制御システムの模式図である。
【図３】図３は実施の形態における磁気センサの検出回路の動作を説明する図である。
【図４】図４は実施の形態における磁気センサの検出回路の別の動作を説明する図である。
【図５】図５は実施の形態における磁気センサの検出回路のさらに別の動作を説明する図である。
【図６】図６は実施の形態における磁気センサの動作を説明する図である。
【図７Ａ】図７Ａは実施の形態における磁気センサの検出回路のさらに別の動作を説明するフローチャートである。
【図７Ｂ】図７Ｂは実施の形態における磁気センサの検出回路の補正の動作を説明する概念図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは実施の形態における磁気センサの検出回路の補正の動作を説明する概念図である。
【図８】図８は実施の形態における他の磁気センサのブロック図である。
【図９】図９は図８に示す磁気抵抗素子及び検出回路の上面図である。
【図１０】図１０は図８に示す磁気センサの正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１Ａは実施の形態の磁気センサ１００のブロック図である。磁気センサ１００は、磁気抵抗素子１２と、磁気抵抗素子１２と電気的に接続する検出回路１０とを備える。
【００１１】
図１Ｂは磁気抵抗素子１２の回路図である。磁気抵抗素子１２は８つの磁気抵抗素子１２ａ〜１２ｈを備える。各磁気抵抗素子は、シリコンなどの基板１２ｐ上に設けられた、鉄−ニッケル合金を含む磁気抵抗効果素子であり、外部から与えられる磁界の向き及び大きさの変化に応じて変化する電気抵抗を有する。すなわち、磁気抵抗素子１２（１２ａ〜１２ｈ）は磁気を検出する磁気検出素子である。
【００１２】
磁気抵抗素子１２ａ〜１２ｄはブリッジ回路ＷＢ１を構成している。すなわち、ブリッジ回路ＷＢ１は、互いに直列に接続された磁気抵抗素子１２ａ、１２ｂよりなる直列接続回路と、互いに直列に接続された磁気抵抗素子１２ｃ、１２ｄよりなる直列接続回路とが互いに並列に接続されて形成されている。ブリッジ回路ＷＢ１の一方の端部が電位ＶＳに接続され、他方の端部がグランドＧＮＤに接地されている。
【００１３】
具体的には、図１Ｂに示すように、磁気抵抗素子１２ａの端１２ａ−２は接続点１２ａｂで磁気抵抗素子１２ｂの端１２ｂ−１に接続されて、磁気抵抗素子１２ａ、１２ｂが互いに直列に接続されている。磁気抵抗素子１２ｃの端１２ｃ−２は接続点１２ｃｄで磁気抵抗素子１２ｄの端１２ｄ−１に接続されて、磁気抵抗素子１２ｃ、１２ｄが互いに直列に接続されている。磁気抵抗素子１２ａの端１２ａ−１は接続点１２ａｃで磁気抵抗素子１２ｃの端１２ｃ−１に接続されて、磁気抵抗素子１２ａ、１２ｃが互いに直列に接続されている。磁気抵抗素子１２ｂの端１２ｂ−２は接続点１２ｂｄで磁気抵抗素子１２ｄの端１２ｄ−２に接続されて、磁気抵抗素子１２ｂ、１２ｄが互いに直列に接続されている。接続点１２ａｂが固定電位である電位ＶＳに接続され、接続点１２ｃｄがグランドＧＮＤに接地されて固定電位に接続されている。接続点１２ａｃ、１２ｂｄはブリッジ回路ＷＢ１の中点を構成する。
【００１４】
磁気抵抗素子１２ｅ〜１２ｈはブリッジ回路ＷＢ２を構成している。すなわち、ブリッジ回路ＷＢ２は、互いに直列に接続された磁気抵抗素子１２ｅ、１２ｆよりなる直列接続回路と、互いに直列に接続された磁気抵抗素子１２ｇ、１２ｈよりなる直列接続回路とが互いに並列に接続されて形成されている。ブリッジ回路ＷＢ２の一方の端部が基準電位である電位ＶＣに接続され、他方の端部がグランドＧＮＤに接地されている。
【００１５】
具体的には、図１Ｂに示すように、磁気抵抗素子１２ｅの端１２ｅ−２は接続点１２ｅｆで磁気抵抗素子１２ｆの端１２ｆ−１に接続されて、磁気抵抗素子１２ｅ、１２ｆが互いに直列に接続されている。磁気抵抗素子１２ｇの端１２ｇ−２は接続点１２ｇｈで磁気抵抗素子１２ｈの端１２ｈ−１に接続されて、磁気抵抗素子１２ｇ、１２ｈが互いに直列に接続されている。磁気抵抗素子１２ｅの端１２ｅ−１は接続点１２ｅｇで磁気抵抗素子１２ｇの端１２ｇ−１に接続されて、磁気抵抗素子１２ｅ、１２ｇが互いに直列に接続されている。磁気抵抗素子１２ｆの端１２ｆ−２は接続点１２ｆｈで磁気抵抗素子１２ｈの端１２ｈ−２に接続されて、磁気抵抗素子１２ｆ、１２ｈが互いに直列に接続されている。接続点１２ｅｆが固定の基準電位である電位ＶＣに接続され、接続点１２ｇｈがグランドＧＮＤに接地されて固定電位に接続されている。接続点１２ｅｇ、１２ｆｈはブリッジ回路ＷＢ２の中点を構成する。
【００１６】
ブリッジ回路ＷＢ１はブリッジ回路ＷＢ２を４５°回転させた構成に一致する。別の表現では、ブリッジ回路ＷＢ２はブリッジ回路ＷＢ１を４５°回転させた構成に一致する。
【００１７】
磁気センサ１００は被測定磁石１４２の近傍に配置される。被測定磁石１４２は、被測定物である回転部材（例えば自動車のステアリングシャフトなど）とギヤなどを介して連結されている。被測定磁石１４２から与えられる外部磁界（あるいは回転磁界）の変化に応じて磁気抵抗素子１２ａ〜１２ｈの抵抗値が変化する。よって、ブリッジ回路ＷＢ１を構成する磁気抵抗素子１２ａ、１２ｃの接続点１２ａｃと、磁気抵抗素子１２ｂ、１２ｄの接続点１２ｂｄとから互いに１８０°異なる位相を有する正弦波状の正弦波信号である信号ｓｉｎ＋と信号ｓｉｎ−がそれぞれ出力される。同時に、ブリッジ回路ＷＢ２を構成する磁気抵抗素子１２ｅ、１２ｇの接続点１２ｅｇと、磁気抵抗素子１２ｆ、１２ｈの接続点１２ｆｈとからも互いの１８０°異なる位相を有する余弦波状の信号ｃｏｓ−と信号ｃｏｓ＋がそれぞれ出力される。ブリッジ回路ＷＢ２から出力される余弦波状の信号ｃｏｓ＋と信号ｃｏｓ−は、ブリッジ回路ＷＢ１から出力される正弦波状の信号ｓｉｎ＋と信号ｓｉｎ−からそれぞれ９０°遅れてずれた位相を有する。なお、ブリッジ回路ＷＢ１から正弦波状の信号が得られ、ブリッジ回路ＷＢ２から余弦波状の信号が得られるのは、ブリッジ回路ＷＢ１がブリッジ回路ＷＢ２を４５°回転させた構成と一致するからである。このように、磁気抵抗素子１２は被測定磁石１４２の回転に応じて検出信号（信号ｓｉｎ＋、信号ｓｉｎ−、信号ｃｏｓ＋、信号ｃｏｓ−）を出力する。
【００１８】
検出回路１０は基板１０ｐに搭載されており、信号ｓｉｎ＋と信号ｓｉｎ−と信号ｃｏｓ＋と信号ｃｏｓ−とが入力されるとともに、信号ｓｉｎ＋と信号ｓｉｎ−と信号ｃｏｓ＋と信号ｃｏｓ−とに対して増幅、アナログデジタル（ＡＤ）変換など各種の信号処理を行う。
【００１９】
以下、検出回路１０の構成及び動作について具体的に説明する。
【００２０】
増幅器１４ａは信号ｓｉｎ＋を増幅する。増幅器１４ｂは信号ｓｉｎ−を増幅する。増幅器１４ｃは信号ｃｏｓ＋を増幅する。増幅器１４ｄは信号ｃｏｓ−を増幅する。
【００２１】
オフセット調整回路１５は増幅器１４ａ〜１４ｄの入力段に接続され、信号ｓｉｎ＋と信号ｓｉｎ−との平均値である中点電位差と、信号ｃｏｓ＋信号と信号ｃｏｓ−との平均値である中点電位差とを０にするように増幅器１４ａ〜１４ｄを調整する。
【００２２】
差動増幅器１６ａは、ブリッジ回路ＷＢ１から出力される信号ｓｉｎ＋と信号ｓｉｎ−との差を増幅して信号ｓｉｎ＋と信号ｓｉｎ−の振幅の２倍の振幅を有する信号ｓｉｎを生成する。
【００２３】
差動増幅器１６ｂは、ブリッジ回路ＷＢ２から出力される信号ｃｏｓ＋と信号ｃｏｓ−との差を増幅して信号ｃｏｓ＋と信号ｃｏｓ−の振幅の２倍の振幅を有する信号ｃｏｓを生成する。信号ｃｏｓは信号ｓｉｎと９０°異なる位相を有する正弦波信号である。
【００２４】
ゲイン調整回路１７は、差動増幅器１６ａ、１６ｂがそれぞれ出力する信号ｓｉｎと信号ｃｏｓの振幅が所定の振幅となるように差動増幅器１６ａ、１６ｂのゲインを調整する。
【００２５】
この構成により、増幅器１４ａ〜１４ｄのそれぞれに対してオフセット・ゲインの調整を行う必要がないので、１回のオフセット調整と１回のゲイン調整とで信号を調整することができる。これは特に回路の小型化に貢献する。
【００２６】
ＡＤ変換器１８ａは、差動増幅器１６ａから出力されたアナログ信号を所定のサンプリング周期でサンプリングしてデジタル信号である信号ｓｉｎに変換する。
【００２７】
ＡＤ変換器１８ｂは、差動増幅器１６ｂから出力されたアナログ信号を所定のサンプリング周期でサンプリングしてデジタル信号である信号ｃｏｓに変換する。増幅器１４ａ〜１４ｄと差動増幅器１６ａ、１６ｂとＡＤ変換器１８ａ、１８ｂは磁気抵抗素子１２（１２ａ〜１２ｈ）から出力される信号を処理してデジタル信号である信号ｓｉｎと信号ｃｏｓとを出力する処理回路１０ｍを構成する。
【００２８】
ホール素子４０ａは、検出回路１０が設けられた回路基板に対して垂直、あるいは平行な方向の磁界に対して検出感度をもつホール素子であり、前述した外部磁界（回転磁界）の方向及び大きさに応じて検出信号を出力する。
【００２９】
ホール素子４０ｂは、検出回路１０が設けられた回路基板に対して垂直あるいは平行な方向の磁界に対して検出感度をもつホール素子であり、前述した外部磁界（回転磁界）の方向及び大きさに応じて検出信号を出力する。
【００３０】
増幅器４２ａはホール素子４０ａから出力された信号Ｓ４０ａを増幅する。
【００３１】
増幅器４２ｂは、ホール素子４０ｂから出力された信号Ｓ４０ｂを増幅する。
【００３２】
コンパレータ４４ａは、増幅器４２ａから出力された信号をパルス化して、すなわち所定の閾値Ｓ０と比較することで二値化して矩形波信号であるパルス信号Ｓ４４ａに変換する。閾値Ｓ０は、増幅器４２ａから出力された信号の値の範囲の中央値である。
【００３３】
コンパレータ４４ｂは、増幅器４２ｂから出力された信号をパルス化して、すなわち所定の閾値Ｓ０と比較することで二値化して矩形波信号であるパルス信号Ｓ４４ｂに変換する。閾値Ｓ０は、増幅器４２ｂから出力された信号の値の範囲の中央値である。増幅器４２ａ、４２ｂとコンパレータ４４ａ、４４ｂはホール素子４０ａ、４０ｂから出力された信号を処理してパルス信号Ｓ４４ａ、Ｓ４４ｂを出力する処理回路１０ｎを構成する。
【００３４】
ホール素子４０ａはホール素子４０ｂを９０°回転させた構成に一致する。別の表現では、ホール素子４０ｂはホール素子４０ａを９０°回転させた構成に一致する。ホール素子４０ａからコンパレータ４４ａを経て出力されたパルス信号と、ホール素子４０ｂからコンパレータ４４ｂを経て出力されたパルス信号の信号とは、９０°の位相差を有する。
【００３５】
レギュレータ６０ｂは、オシレータ（ＯＳＣ）８０ａと、ホール素子４０ａ、４０ｂと、処理回路１０ｎとに電位Ｖ１を供給する。
【００３６】
レギュレータ６０ｃは、オシレータ（ＯＳＣ）８０ｂに電位Ｖ２を供給する。電位Ｖ２は間欠動作モードにおいてホール素子４０ａ、４０ｂで用いられる。
【００３７】
レギュレータ６０ａは磁気抵抗素子１２と処理回路１０ｍとに電位ＶＳ、ＶＣ、Ｖ３を供給する。
【００３８】
演算回路７０は、角度検出回路７０ａと回転数検出回路７０ｂとオフセット温度特性補正回路７０ｃとゲイン温度特性補正回路７０ｄとを備える。オフセット温度特性補正回路７０ｃとゲイン温度特性補正回路７０ｄは温度特性補正回路７０ｐを構成する。
【００３９】
角度検出回路７０ａは、デジタル信号である信号ｓｉｎと、デジタル信号である信号ｃｏｓと、パルス信号Ｓ４４ａ、Ｓ４４ｂから、被測定磁石１４２の回転角を検出し信号Ｖｏｕｔを出力する。具体的には、信号ｓｉｎと信号ｃｏｓとに対してａｒｃｔａｎ演算を行う、すなわち信号ｃｏｓの値を信号ｓｉｎの値で除することで回転角を検出する。角度検出回路７０ａは検出された回転角を表す角度信号を出力する。
【００４０】
回転数検出回路７０ｂは、パルス信号Ｓ４４ａ、Ｓ４４ｂとから被測定磁石１４２が回転した回転数を後述の方法で検出して、計測した回転数を示す回転数情報を出力する。
【００４１】
オフセット温度特性補正回路７０ｃは、磁気抵抗素子１２の抵抗値のバラツキなどに起因して信号ｓｉｎあるいは信号ｃｏｓに生じるＤＣオフセットを後述の方法で補正する。
【００４２】
ゲイン温度特性補正回路７０ｄは、磁気抵抗素子１２の温度の変化に起因して信号ｓｉｎあるいは信号ｃｏｓに生じる振幅のオフセットを例えば以下の方法で補正する。すなわち、信号ｓｉｎあるいは信号ｃｏｓの温度に対する信号ｓｉｎあるいは信号ｃｏｓの振幅の変化を予め測定して測定値を得て、それらの測定値を検出回路１０内のメモリ８０ｃが保持する。温度センサ８０ｄから得られる温度に対応する温度情報に基づいて、メモリ８０ｃ内の測定値が読み出される。メモリ８０ｃから読み出された測定値が信号ｓｉｎあるいは信号ｃｏｓの振幅に重畳される。これにより信号ｓｉｎあるいは信号ｃｏｓに生じる振幅のオフセットが温度で補正される。
【００４３】
オシレータ８０ａは、検出回路１０で用いる内部クロックＳ８０ａを生成する。オシレータ８０ａで生成した内部クロックＳ８０ａは、磁気抵抗素子１２及びホール素子４０ａ、４０ｂでの検出に用いられる。
【００４４】
オシレータ８０ｂは、検出回路１０で用いる内部クロックＳ８０ｂを生成する。
【００４５】
オシレータ８０ｂが生成する内部クロックＳ８０ｂの周波数は、オシレータ８０ａが生成する内部クロックＳ８０ａの周波数よりも低い。
【００４６】
メモリ８０ｃは、回転数検出回路７０ｂで計測された回転数を示す回転数情報や、温度オフセットの補正に用いる測定値などを保存する。
【００４７】
図２Ａは磁気センサ１００を用いた回転検出装置１５０の模式図である。回転検出装置１５０は、磁気センサ１００と、被測定磁石１４２と、磁性体よりなる物体である被測定磁石１４２が取り付けられた回転軸１４４と、回転軸１４４を支持する軸受け１４６と、回転軸１４４を回転させるモータ１５８とを備える。
【００４８】
図２Ｂは、回転検出装置１５０を用いた制御システム５００の模式図である。制御システム５００は自動車５００ａに搭載されている。制御システム５００は、ステアリングホイール１５２と、ステアリングシャフト１５４と、トルクセンサ１５６と、モータ１５８と、磁気センサ１００と、ＥＣＵ（電子制御装置）１６０を備える。ＥＣＵ１６０はスイッチ１６０ａに接続されている。スイッチ１６０ａは自動車５００ａが移動しているときにオンとなり移動していないときにオフとなるイグニッションスイッチである。運転者が自動車５００ａの進む方向を切り替えるために、ステアリングホイール１５２を回転させると、連結されたステアリングシャフト１５４が回転と同方向に回転する。トルクセンサ１５６はステアリングホイール１５２の回転に伴う入力軸と出力軸との相対的な回転変位を検出し、回転変位に応じた電気信号をＥＣＵ１６０へと送信する。モータ１５８はステアリングホイール１５２とステアリングシャフト１５４を補助するためのモータであり、運転手が軽い力で自動車５００ａの方向を切り替えるためのアシストを行う。モータ１５８には磁気センサ１００が取り付けられ、磁気センサ１００はモータ１５８の回転角を検出することでモータ１５８を制御する。
【００４９】
上述のように、回転検出装置１５０の磁気センサ１００は、磁気抵抗素子１２ａ〜１２ｄを有するブリッジ回路ＷＢ１と、ブリッジ回路ＷＢ１の中点（接続点１２ａｃ）に接続された増幅器１４ａと、ブリッジ回路ＷＢ１の中点（接続点１２ｂｄ）に接続された増幅器１４ｂと、増幅器１４ａ、１４ｂに接続された差動増幅器１６ａと、増幅器１４ａ、１４ｂに接続されたオフセット調整回路１５と、差動増幅器１６ａに接続されたゲイン調整回路１７とを備える。
【００５０】
アナログデジタル変換器１８ａが、増幅器１４ａ、１４ｂに接続されていてもよい。
【００５１】
回転検出装置１５０の磁気センサ１００は、磁気抵抗素子１２ａ〜１２ｄを有するブリッジ回路ＷＢ１と、磁気抵抗素子１２ｅ〜１２ｈを有するブリッジ回路ＷＢ２と、ブリッジ回路ＷＢ１の中点（接続点１２ａｃ）に接続された増幅器１４ａと、ブリッジ回路ＷＢ１の中点（接続点１２ｂｄ）に接続された増幅器１４ｂと、ブリッジ回路ＷＢ２の中点（接続点１２ｅｇ）に接続された増幅器１４ｄと、ブリッジ回路ＷＢ２の中点（接続点１２ｆｈ）に接続された増幅器１４ｃと、増幅器１４ａ、１４ｂに接続された差動増幅器１６ａと、増幅器１４ｄ、１４ｃに接続された差動増幅器１６ｂと、増幅器１４ａ〜１４ｄに接続されたオフセット調整回路１５と、差動増幅器１６ａ、１６ｂに接続されたゲイン調整回路１７とを備える。
【００５２】
アナログデジタル（ＡＤ）変換器１８ａが差動増幅器１６ａを介して増幅器１４ａ、１４ｂに接続されていてもよく、ＡＤ変換器１８ｂが差動増幅器１６ｂを介して増幅器１４ｃと増幅器１４ｄに接続されていてもよい。
【００５３】
磁気抵抗素子１２を有するブリッジ回路ＷＢ１を備えた回転検出装置１５０において、ブリッジ回路ＷＢ１の出力のオフセットを補正する。オフセットを補正した上記出力を増幅することにより、オフセットを補正した上記出力の振幅を補正する。
【００５４】
上記補正において、補正した振幅を有する上記出力をデジタル信号に変換してもよい。
【００５５】
図３は実施の形態における磁気センサ１００の動作のフローチャートである。図３は、イグニッションスイッチであるスイッチ１６０ａがオンである間において磁気センサ１００がステアリングの動きを検出する動作を示す。
【００５６】
まず、磁気センサ１００が起動した後（Ｓ３００）、スイッチ１６０ａがオンである場合には（Ｓ３０１：ＹＥＳ）、磁気センサ１００は回転角を検出する。スイッチ１６０ａがオンである場合には（Ｓ３０１：ＹＥＳ）、磁気センサ１００は磁気抵抗素子１２の出力する信号から回転角を検出する（Ｓ３０２）。磁気センサ１００では、１回転すなわち３６０°を４つの象限に等角度間隔すなわち９０°で分割して回転角を区別する。４つの象限のうちステップＳ３０２で検出された回転角の象限をホール素子４０ａ、４０ｂの出力する信号により判別しかつ回転数をホール素子４０ａ、４０ｂの出力する信号により検知する（Ｓ３０３）。以上の演算（Ｓ３０２、Ｓ３０３）により得られた回転角と回転数が磁気センサ１００から外部に送信される。
【００５７】
図４は実施の形態の磁気センサ１００の別の動作を示すフローチャートであり、スイッチ１６０ａがオフの間において磁気センサ１００がステアリングの動きを検出する動作を示す。
【００５８】
まず、スイッチ１６０ａがオフである時点ｔｐ１に制御システム５００から制御命令信号が磁気センサ１００に入力される（Ｓ４０１）。制御命令信号が入力されると磁気センサ１００は間欠動作モードに移行する（Ｓ４０２）。演算回路７０は、ステップＳ４０２で間欠動作モードに移行すると、間欠動作モードに移行する前の最終の絶対角である回転数を示す回転数情報（絶対角情報）を検出して保持する（Ｓ４０３）。ステップＳ４０３で絶対角情報を保持すると、演算回路７０は磁気抵抗素子１２と処理回路１０ｍへの電源の供給を停止してスリープさせる（Ｓ４０４）。その後、演算回路７０は、ホール素子４０ａ、４０ｂの出力する信号を用いて被測定磁石１４２の回転数のみを検出する（Ｓ４０５）。演算回路７０は、ステップＳ４０５で検出した回転数を示す回転数情報をメモリ８０ｃに保持する（Ｓ４０６）。その後、スイッチ１６０ａがオフである場合には（Ｓ４０７：ＮＯ）、ステップＳ４０５、Ｓ４０６において、演算回路７０はホール素子４０ａ、４０ｂの出力する信号を用いて被測定磁石１４２の回転数のみを検出してメモリ８０ｃに保持する。このように、スイッチ１６０ａがオフである場合には（Ｓ４０７：ＮＯ）、所定時間ごとにステップＳ４０５、Ｓ４０６において、演算回路７０はホール素子４０ａ、４０ｂの出力する信号を用いて被測定磁石１４２の回転数のみを検出してメモリ８０ｃに保持する。時点ｔｐ１の後でステップＳ４０７においてスイッチ１６０ａがオンである場合に（Ｓ４０７：ＹＥＳ）、スイッチ１６０ａがオンとなる時点ｔｐ２に制御システム５００から制御命令信号が磁気センサ１００に入力される（Ｓ４０８）。磁気センサ１００は、制御命令信号を受けて通常モードに移行する（Ｓ４０９）。ステップＳ４０９において通常モードに移行すると、演算回路７０は磁気抵抗素子１２の出力する信号を用いて被測定磁石１４２の回転角度を検出し（Ｓ４１０），ホール素子４０ａ、４０ｂの出力する信号を用いて被測定磁石１４２の検出された回転角度の象限を検出する（Ｓ４１１）。その後、演算回路７０は、回転角度と回転角度の象限との検出結果である回転数情報とステップＳ４０２で間欠動作モードが開始された時に保持した最終の回転数を示す絶対角情報とを同時に外部に出力する。なお、「同時」とは、２つの出力が完全に同じ時間に出力されるという意味に限定して解釈されず、実質的に同じ時間に出力される場合を含む。このように、間欠動作モードでは、磁気抵抗素子１２や処理回路１０ｍが一時的に動作していないので、消費電力を低くすることができる。
【００５９】
なお、間欠動作モードにおいては、オシレータ８０ｂが生成する内部クロックＳ８０ｂが、検出回路１０の各種動作に用いられる。間欠動作モードでの動作の周期に合わせて内部クロックＳ８０ｂの周波数が決められている。内部クロックＳ８０ｂによる動作は消費電力の低減で高効率である。また、２つのオシレータ８０ａ、８０ｂを用いることでオシレータ８０ａ、８０ｂを相互に監視（診断）することができる。
【００６０】
回転検出装置１５０は、スイッチ１６０ａと共に用いられて、磁性体である被測定磁石１４２が取付けられた回転軸１４４の回転を検出する。回転検出装置１５０は、磁性体（被測定磁石１４２）の変位に関する信号（信号ｓｉｎ、信号ｃｏｓ）を出力する磁気抵抗素子１２と、磁性体（被測定磁石１４２）と対向する位置に配置され、磁性体（被測定磁石１４２）の変位に関する信号（信号Ｓ４４ａ、Ｓ４４ｂ）を出力するホール素子４０ａ（４０ｂ）と、上記信号（信号ｓｉｎ、信号ｃｏｓ）と上記信号（信号Ｓ４４ａ、Ｓ４４ｂ）が入力される検出回路１０とを備える。検出回路１０は、スイッチ１６０ａがオンのときに上記信号（信号ｓｉｎ、信号ｃｏｓ）を出力するように構成されている。検出回路１０は、スイッチ１６０ａがオフである時点ｔｐ１に上記信号（信号Ｓ４４ａ、Ｓ４４ｂ）から回転軸１４４の回転数に対応する回転数情報を検出するように構成されている。検出回路１０は回転数情報を保持するように構成されている。検出回路１０は、時点ｔｐ１の後でスイッチ１６０ａがオンとなる時点ｔｐ２に保持された回転数情報を出力するように構成されている。
【００６１】
検出回路１０は、ホール素子４０ａの出力をパルス化したパルス信号Ｓ４４ａとホール素子４０ｂの出力をパルス化したパルス信号Ｓ４４ｂとを用いて回転数情報を検出してもよい。
【００６２】
検出回路１０は、時点ｔｐ２に、磁気抵抗素子１２から出力される上記信号（信号ｓｉｎ、信号ｃｏｓ）を用いて磁性体（被測定磁石１４２）の角度を表す絶対角情報を検出してもよい。この場合、検出回路１０は、保持された回転数情報と絶対角情報とを同時に出力するように構成されている。
【００６３】
検出回路１０は、内部クロックＳ８０ａを生成するためのオシレータ８０ａと、内部クロックＳ８０ａと異なる周波数を有する内部クロックＳ８０ｂを生成するオシレータ８０ｂとを有していてもよい。
【００６４】
検出回路１０は、スイッチ１６０ａがオフのときにはオシレータ８０ａへの通電を停止し、オシレータ８０ｂへの通電を継続するように構成されていてもよい。
【００６５】
検出回路１０は、オシレータ８０ａに電位Ｖ１を供給するレギュレータ６０ｂと、オシレータ８０ｂに電位Ｖ２を供給するレギュレータ６０ｃとをさらに有していてもよい。
【００６６】
検出回路１０は、磁気抵抗素子１２に電位ＶＳ（ＶＣ）を供給するレギュレータ６０ａをさらに有していてもよい。
【００６７】
レギュレータ６０ｂは、ホール素子４０ａ（４０ｂ）とオシレータ８０ａとに電位Ｖ１を供給する。
【００６８】
内部クロックＳ８０ｂの周波数は内部クロックＳ８０ａの周波数よりも低くてもよい。
【００６９】
回転検出装置１５０（磁気センサ１００）は、磁気抵抗素子１２と、ホール素子４０ａ（４０ｂ）と、磁気抵抗素子１２からの信号とホール素子４０ａ（４０ｂ）からの信号とが入力される検出回路１０とを備える。検出回路１０は、内部クロックＳ８０ａを生成するオシレータ８０ａと、オシレータ８０ａに電位Ｖ１を供給するレギュレータ６０ｂと、内部クロックＳ８０ｂを生成するオシレータ８０ｂと、オシレータ８０ｂに電位Ｖ２を供給するレギュレータ６０ｃと、磁気抵抗素子１２に電位ＶＳ（ＶＣ）を供給するレギュレータ６０ａとを有する。
【００７０】
レギュレータ６０ｂは、ホール素子４０ａ（４０ｂ）とオシレータ８０ａとに電位Ｖ１を供給してもよい。
【００７１】
検出回路１０は、内部クロックＳ８０ａを用いて磁気抵抗素子１２からの信号とホール素子４０ａ（４０ｂ）からの信号とを処理してもよい。検出回路１０は、内部クロックＳ８０ｂを用いてホール素子４０ａ（４０ｂ）からの信号を処理してもよい。
【００７２】
回転検出装置１５０は、磁気抵抗素子１２と、ホール素子４０ａ（４０ｂ）と、磁気抵抗素子１２からの信号とホール素子４０ａ（４０ｂ）からの信号とが入力される検出回路１０とを備える。検出回路１０は、内部クロックＳ８０ａを生成するためのオシレータ８０ａと、内部クロックＳ８０ａと異なる周波数を有する内部クロックＳ８０ｂを生成するオシレータ８０ｂとを有する。
【００７３】
図５は磁気センサ１００のホール素子４０ａ、４０ｂにより被測定磁石１４２の回転角を検出する動作を示し、ホール素子４０ａ、４０ｂの出力する信号Ｓ４０ａ、Ｓ４０ｂを示す。図５において、縦軸は信号Ｓ４０ａ、Ｓ４０ｂの値を示し、横軸は被測定磁石１４２の回転角を示す。図５は、被測定磁石１４２の回転角の象限を併せて示す。被測定磁石１４２の回転角の０°〜９０°の値が第１象限の値であり、被測定磁石１４２の回転角の９０°〜１８０°の値が第２象限の値であり、被測定磁石１４２の回転角の１８０°〜２７０°の値が第３象限の値であり、被測定磁石１４２の回転角の２７０°〜３６０°の値が第４象限の値である。
【００７４】
磁気抵抗素子では被測定磁石の回転角θの２倍の角度の正弦と余弦の波形を有する信号が得られる。したがって、磁気抵抗素子のみを備える磁気センサでは１８０°の角度範囲しか検出できない。このような磁気センサでは、例えば９０°と２７０°が同じ信号に対応して互いに判別できない。
【００７５】
一方で、一般にホール素子では、図５に示すように、被検出部材の回転角θの正弦と余弦の波形を有する信号が得られる。この為、ホール素子を備える磁気センサでは３６０°まで検出できる。
【００７６】
本実施の形態の磁気センサ１００は、磁気抵抗素子とホール素子とを併用することによって被測定磁石１４２の回転角を０°〜３６０°で検出する。
【００７７】
図６は、スイッチ１６０ａがオフの間において検出回路１０の各磁気抵抗素子が被測定磁石１４２の回転角を検出する動作を示し、ブリッジ回路ＷＢ１の出力する信号ｓｉｎ＋と信号ｓｉｎ−と、ブリッジ回路ＷＢ２の出力する信号ｃｏｓ＋と信号ｃｏｓ−と、差動増幅器１６ａ、１６ｂに接続されたＡＤ変換器１８ａ、１８ｂがそれぞれ出力する信号ｓｉｎと信号ｃｏｓとを示す。図６において、縦軸は各信号の値を示し、横軸は被測定磁石１４２の回転角を示す。図６は、角度検出回路７０ａの出力する角度信号Ｓ７０ａとコンパレータ４４ａ、４４ｂの出力するパルス信号Ｓ４４ａ、Ｓ４４ｂと、被測定磁石１４２の回転角θの象限とをさらに示す。
【００７８】
コンパレータ４４ａ、４４ｂは、ホール素子４０ａ、４０ｂからの信号を所定の閾値Ｓ０と比較して二値化することでパルス化してパルス信号Ｓ４４ａ、Ｓ４４ｂを生成する。パルス信号Ｓ４４ａ、Ｓ４４ｂは、信号Ｓ４０ａ、Ｓ４０ｂの値が閾値Ｓ０以上であるときに能動レベルであるハイレベルの値を有し、閾値Ｓ０より小さいときに非能動レベルであるローレベルの値を有する。
【００７９】
パルス信号Ｓ４４ａ、Ｓ４４ｂは、象限の判別に使用する為、１回転で１つのパルスを有して１回転で４つ計数できるように構成されている。具体的には、パルス信号Ｓ４４ａの立上りと立下りとの時に、パルス信号Ｓ４４ｂの状態に応じてパルス信号Ｓ４４ａまたはパルス信号Ｓ４４ｂの数を計数する。以下、被測定磁石１４２の回転数の計算方法を説明する。
【００８０】
実施の形態では、パルス信号Ｓ４４ａの値は、回転角θの０°から４５°までの範囲と２２５°から３６０°までの範囲でハイレベルであり、回転角θの４５°から２２５°までの範囲ではローレベルである。パルス信号Ｓ４４ｂの値は、回転角θの０°から１３５°までの範囲と３１５°から３６０°までの範囲でハイレベルであり、回転角θの１３５°から３１５°までの範囲ではローレベルである。このように、被測定磁石１４２が正転方向Ｄｆで回転している状態では、４５°の回転角θでパルス信号Ｓ４４ａが立ち下がり、２２５°の回転角θでパルス信号Ｓ４４ａが立ち上がる。同様に、被測定磁石１４２が正転方向Ｄｆで回転している状態では、１３５°の回転角θでパルス信号Ｓ４４ｂが立ち下がり、３１５°の回転角θでパルス信号Ｓ４４ｂが立ち上がる。一方、被測定磁石１４２が反転方向Ｄｒで回転している状態では、４５°の回転角θでパルス信号Ｓ４４ａが立ち上がり、２２５°の回転角θでパルス信号Ｓ４４ａが立ち下がる。同様に、被測定磁石１４２が反転方向Ｄｒで回転している状態では、１３５°の回転角θでパルス信号Ｓ４４ｂが立ち上がり、３１５°の回転角θでパルス信号Ｓ４４ｂが立ち下がる。したがって、回転数検出回路７０ｂは、パルス信号Ｓ４４ａの値が変化する角度である４５°と２２５°に回転角θがなったときに回転方向を判定する。
【００８１】
被測定磁石１４２は正転方向Ｄｆと、正転方向の逆の反転方向Ｄｒとの２つの方向に回転する。演算回路７０の回転数検出回路７０ｂは、パルス信号Ｓ４４ａの値が変化したときに、パルス信号Ｓ４４ａの値の遷移とパルス信号Ｓ４４ｂの値に基づいて被測定磁石１４２の回転の方向と回転の数とを検出する。
【００８２】
具体的には実施の形態では、回転数検出回路７０ｂは、パルス信号Ｓ４４ａがローレベルからハイレベルに変化して立上った時にパルス信号Ｓ４４ｂがローレベルであり、引き続きパルス信号Ｓ４４ａがハイレベルからローレベルに変化して立ち下がった時にパルス信号Ｓ４４ｂがハイレベルであり、引き続きパルス信号Ｓ４４ａが立上った時にパルス信号Ｓ４４ｂがローレベルである場合に、被測定磁石１４２が正転方向Ｄｆに１回だけ回転したことを検出する。
【００８３】
回転数検出回路７０ｂは、パルス信号Ｓ４４ａが立上った時にパルス信号Ｓ４４ｂがハイレベルであり、引き続きパルス信号Ｓ４４ａが立下がった時にパルス信号Ｓ４４ｂがローレベルであり、引き続きパルス信号Ｓ４４ａが立上った時にパルス信号Ｓ４４ｂがハイレベルである場合に、被測定磁石１４２が反転方向Ｄｒに１回だけ回転したことを検出する。
【００８４】
この構成により、スイッチ１６０ａがオフの間に動いたモータ１５８と被測定磁石１４２の回転角を、再びスイッチ１６０ａがオンになった時に高精度、低電力で検出することができる。
【００８５】
磁気センサ１００の演算回路７０は、磁気抵抗素子１２から処理回路１０ｍを介して出力される信号ｓｉｎと信号ｃｏｓを補正する為のオートキャリブレーションモードであるアクティブ補正モードと温度特性補正モードであるパッシブ補正モードとを有する。
【００８６】
まず、パッシブ補正モードの動作について説明する。
【００８７】
メモリ８０ｃは、磁気抵抗素子１２から処理回路１０ｍを介して出力される信号ｓｉｎ、信号ｃｏｓのそれぞれのオフセットと温度との関係式を保持する。実施の形態では、メモリ８０ｃは、信号ｓｉｎ、信号ｃｏｓのそれぞれのオフセットと温度との関係を近似する多項式関数の係数を保存している。また、メモリ８０ｃは、デジタル信号に変換された信号ｓｉｎ、信号ｃｏｓのそれぞれの振幅と温度との関係式を保存する。実施の形態では、メモリ８０ｃは、デジタル信号に変換された信号ｓｉｎ、信号ｃｏｓのそれぞれの振幅と温度との関係を近似する多項式関数の係数を保存している。
【００８８】
温度センサ８０ｄは温度に応じたデジタル信号である温度情報を出力する。オフセット温度特性補正回路７０ｃは、温度センサ８０ｄから入力される温度情報と、メモリ８０ｃに保存されているオフセットと温度との関係の関数の係数とを用いて演算処理することで、信号ｓｉｎと信号ｃｏｓのオフセットの温度に依存する変化を補正する。
【００８９】
ゲイン温度特性補正回路７０ｄは、温度センサ８０ｄから入力される温度情報と、メモリ８０ｃに保存されている振幅と温度との関係の関数の係数とを用いて演算処理することで、信号ｓｉｎ、信号ｃｏｓの振幅の温度に依存する変化を補正する。
【００９０】
次に、アクティブ補正モードについて説明する。
【００９１】
アクティブ補正モードでは、自動補正回路７０ｅは、被測定磁石１４２が１回転するごとに、磁気抵抗素子１２から処理回路１０ｍを介して出力される信号ｓｉｎと信号ｃｏｓのオフセット及び振幅の補正に用いる補正値を生成しかつ更新する。更新された補正値を用いて信号ｓｉｎと信号ｃｏｓが常に一定の中点と一定の振幅を有するように信号ｓｉｎと信号ｃｏｓが補正される。
【００９２】
図７Ａは検出回路１０のアクティブ補正モードの動作を示す。
【００９３】
演算回路７０はアクティブ補正モードであるか否かを判定する（Ｓ７０２）。アクティブ補正モードでは（Ｓ７０２：Ｙｅｓ）、演算回路７０の自動補正回路７０ｅは磁気抵抗素子１２から処理回路１０ｍを介して出力された信号ｓｉｎの最大値Ｖｍａｘ１と最小値Ｖｍｉｎ１と、信号ｃｏｓの最大値Ｖｍａｘ２と最小値Ｖｍｉｎ２とを保持する（Ｓ７０３）。その後、自動補正回路７０ｅは、被測定磁石１４２が１回転したか否かを判定する（Ｓ７０４）。ステップＳ７０４で被測定磁石１４２が１回転したと判定した場合（Ｓ７０４：Ｙｅｓ）、自動補正回路７０ｅは（Ｖｍａｘ１＋Ｖｍｉｎ１）／２の演算を行って信号ｓｉｎのオフセットを補正する補正値を生成して更新し、（Ｖｍａｘ２＋Ｖｍｉｎ２）／２の演算を行って信号ｃｏｓのオフセットを補正する補正値を生成して更新する。同時に自動補正回路７０ｅは、（Ｖｍａｘ１−Ｖｍｉｎ１）の演算を行って信号ｓｉｎの振幅を補正する補正値を生成して更新し、（Ｖｍａｘ２−Ｖｍｉｎ２）の演算を行って信号ｃｏｓの振幅を補正する補正値を生成して更新する（Ｓ７０５）。その後、保持した最大値Ｖｍａｘ１、Ｖｍａｘ２と最小値Ｖｍｉｎ１、Ｖｍｉｎ２の値を０にリセットする（Ｓ７０６）。その後、ステップＳ７０２で演算回路７０はアクティブ補正モードであるか否かを判定する。
【００９４】
次の１回転が完了するまでの間、更新されたオフセットと振幅の値に基いて信号ｓｉｎと信号ｃｏｓとを補正する。
【００９５】
ステップＳ７０４で被測定磁石１４２が１回転したと判定しない場合（Ｓ７０４：Ｎｏ）、ステップＳ７０２で演算回路７０はアクティブ補正モードであるか否かを判定する。アクティブ補正モードでは（Ｓ７０２：Ｙｅｓ）、自動補正回路７０ｅは、次の１回転が完了するまでの間、最大値Ｖｍａｘ１、Ｖｍａ２と最小値Ｖｍｉｎ１、Ｖｍｉｎ２を保持し続け、以降ステップＳ７０３と同じ動作を繰り返し、自動補正回路７０ｅは、次の１回転が完了するまでの間１回転での最大値Ｖｍａｘ１、Ｖｍａ２と最小値Ｖｍｉｎ１、Ｖｍｉｎ２を保持し続ける。
【００９６】
アクティブ補正モードでなければ（Ｓ７０２：Ｎｏ）、演算回路７０は図７Ａに示す処理は行わない。
【００９７】
なお、回転数検出回路７０ｂは被測定磁石１４２が１回転したか否かを、角度検出回路７０ａが出力する回転角θの値が３６０°から０°にジャンプするとき（正転方向Ｄｆ）と、回転角θの値が０°から３６０°にジャンプするとき（反転方向Ｄｒ）とに上記のパルス信号Ｓ４４ａ、Ｓ４４ｂに基づいて前述の方法で判定する。回転の方向（正転方向Ｄｆ／反転方向Ｄｒ）が前回の判定と異なる場合には、回転数検出回路７０ｂはその回転を１回転とみなさず、自動補正回路７０ｅは信号ｓｉｎと信号ｃｏｓのオフセットと振幅の補正値を更新しない。この動作を以下に詳述する。
【００９８】
図７Ｂと図７Ｃは回転数検出回路７０ｂが検出した回転角θをアクティブ補正モードで補正する動作を説明する概念図である。図７Ｂと図７Ｃにおいて、縦軸は角度検出回路７０ａで演算された被測定磁石１４２の回転角θの値を示し、横軸は時間を示す。
【００９９】
図７Ｂに示す動作では、被測定磁石１４２は時点ｔ０の前から時点ｔ１３の後に亘って正転方向Ｄｆに回転している。この回転に応じて回転数検出回路７０ｂから出力される回転角θは時点ｔ０では増加して時点ｔ１１で３６０°に至って０°にジャンプして増加し始める。回転角θは時点ｔ１１で０°から増加し始めて、時点ｔ１２で３６０°に至って０°にジャンプして再び増加し始める。回転角θは時点ｔ１２で０°から増加し始めて、時点ｔ１３で３６０°に至って０°にジャンプして再び増加し始める。前述のように、回転数検出回路７０ｂは、パルス信号Ｓ４４ａ、Ｓ４４ｂに基づいて、時点ｔ１１、ｔ１２、ｔ１３のそれぞれの前において被測定磁石１４２が正転方向Ｄｆに１回転したと判定する。回転方向の前回の判定と同じ正転方向Ｄｆに被測定磁石１４２が回転したと判定して、時点ｔ１２、ｔ１３において自動補正回路７０ｅは信号ｓｉｎと信号ｃｏｓのそれぞれのオフセットの補正値と振幅の補正値とを更新する。回転方向が判定されていない時点ｔ１１において自動補正回路７０ｅは信号ｓｉｎと信号ｃｏｓのそれぞれのオフセットの補正値と振幅の補正値とは更新しない。
【０１００】
同様に、前回判定された回転方向が反転であり、今回判定された回転方向が反転方向である場合は、被測定磁石１４２が１回転したとみなし、自動補正回路７０ｅは補正値を更新する。
【０１０１】
図７Ｃに示す動作では、被測定磁石１４２は時点ｔ０の前から時点ｔ２１を経過して時点ｔ２１ｐまで正転方向Ｄｆに回転し、時点ｔ２１ｐから時点ｔ２２、ｔ２３を経過して時点ｔ２３ｐまで反転方向Ｄｒに回転し、時点ｔ２３ｐから時点ｔ２４の後に亘って正転方向Ｄｆに回転する。このように、この動作では、被測定磁石１４２ｎ回転する回転方向は時点ｔ２１ｐ、ｔ２３ｐで変わっている。この回転に応じて回転数検出回路７０ｂから出力される回転角θは時点ｔ０では増加して時点ｔ２１で３６０°に至って０°にジャンプして増加し始める。回転角θは時点ｔ２１で０°から増加し始めて、時点ｔ２１ｐで１８０°に至って１８０°から減少し始める。回転角θは時点ｔ２１ｐで１８０°から減少し始めて、時点ｔ２２で０°に至って３６０°にジャンプして再び減少し始める。回転角θは時点ｔ２２で３６０°から増加し始めて、時点ｔ２３で０°に至って３６０°にジャンプして再び減少し始める。回転角θは時点ｔ２３で３６０°から減少し始めて、時点ｔ２３ｐで２７０°に至って２７０から増加し始める。回転角θは時点ｔ２３ｐで２７０°から増加し始めて、時点ｔ２４で３６０°に至って０°にジャンプして再び増加し始める。前述のように、回転数検出回路７０ｂは、パルス信号Ｓ４４ａ、Ｓ４４ｂに基づいて、時点ｔ２２、ｔ２３のそれぞれの前において被測定磁石１４２が反転方向Ｄｒに１回転したと判定する。回転方向の前回の判定と同じ反転方向Ｄｒに被測定磁石１４２が回転した判定して、時点ｔ２３において自動補正回路７０ｅは信号ｓｉｎと信号ｃｏｓのそれぞれのオフセットの補正値と振幅の補正値とを更新する。
【０１０２】
図７Ｃに示すように、前回の時点ｔ２１で回転方向が正転方向Ｄｆであり、今回の時点ｔ２２で回転方向が反転方向Ｄｒである場合は、被測定磁石１４２は１回転しているとみなさず、自動補正回路７０ｅは補正値を更新しない。
【０１０３】
その後、前回の時点ｔ２２で回転方向が反転方向Ｄｒであり、今回の時点ｔ２３で回転方向が反転方向Ｄｒである場合は、被測定磁石１４２は１回転しているとみなし、自動補正回路７０ｅは補正値を更新する。
【０１０４】
その後、前回の時点ｔ２３で回転方向が反転方向であり、今回の時点ｔ２４で回転方向が正転方向Ｄｆである場合は、被測定磁石１４２は１回転したととみなさず、自動補正回路７０ｅは補正値を更新しない。
【０１０５】
なお、自動補正回路７０ｅは補正値を更新しない場合は、補正値を生成しなくてもよい。
【０１０６】
この構成により、磁気抵抗素子１２の信号ｓｉｎと信号ｃｏｓのオフセットと振幅が経時的に変化した場合でも補正値を更新することにより、オフセットと振幅に常に一定にすることができる。同時に、被測定磁石１４２が正転方向Ｄｆと反転方向Ｄｒの両方向に回転する場合にあっても、正確にオフセットを更新することができる。
【０１０７】
なお、磁気センサ１００がアクティブ補正モードで動作している状態ではパッシブ補正モードで動作せず、パッシブ補正モードで動作している状態ではアクティブ補正モードで動作していないことが好ましい。別の表現では、磁気センサ１００は、アクティブ補正モードとパッシブ補正モードとを切り替えて動作する。この構成により、アクティブ補正モードで動作している状態では、温度特性も含めた全ての経時的な変化に対して信号ｓｉｎと信号ｃｏｓが補正されるので、パッシブ補正モードで動作していなくてもよい。一方で、アクティブ補正モードでは被測定磁石１４２が１回転されるまで補正値が更新されないので、被測定磁石１４２が１回転しない場合、被測定磁石１４２が１回転する間にオフセットと振幅が大きく変化する場合には、磁気センサ１００はアクティブ補正モードよりもパッシブ補正モードで動作することが望ましい。
【０１０８】
なお、アクティブ補正モードでは、信号のオフセットと振幅の両方を補正するがオフセットと振幅の少なくとも１つを補正してもよく、即ち、オフセットだけを補正してもよく、あるいはゲインだけを補正してもよい。
【０１０９】
なお、アクティブ補正モードとパッシブ補正モードの説明において、磁気抵抗素子１２からの信号ｓｉｎと信号ｃｏｓを補正するがこれに限らない。磁気抵抗素子１２は、被測定磁石１４２からの磁界を検知して、被測定磁石１４２の回転に応じて信号ｓｉｎと信号ｃｏｓを出力する磁気検出素子である限り、磁気抵抗材料より形成されていなくてもよい。すなわち、アクティブ補正モードとパッシブ補正モードは、磁気検出素子の信号ｓｉｎと信号ｃｏｓの補正に用いることができる。
【０１１０】
上述のように、物体（被測定磁石１４２）の回転を検出する回転検出装置１５０（磁気センサ１００）は、信号ｓｉｎを出力する磁気検出素子（磁気抵抗素子１２ａ、１２ｃ）と、信号ｃｏｓを出力する磁気検出素子（磁気抵抗素子１２ｅ、１２ｆ）と、信号ｓｉｎと信号ｃｏｓとが入力される検出回路１０とを備える。検出回路１０は、信号ｓｉｎと信号ｃｏｓとを補正するための補正値の生成と更新を行う自動補正回路７０ｅを有する。自動補正回路７０ｅは、物体（被測定磁石１４２）の回転の方向が正転方向Ｄｆから反転方向Ｄｒに変化する場合と物体（被測定磁石１４２）の回転の方向が反転方向Ｄｒから正転方向Ｄｆに変化する場合との少なくとも１つの場合に補正値の生成又は更新を停止するように構成されている。
【０１１１】
検出回路１０は、信号ｓｉｎと信号ｃｏｓとから物体（被測定磁石１４２）の回転角度を示す角度信号を出力する角度検出回路７０ａをさらに有してもよい。この場合、角度信号が示す角度が３６０°から０°に変化する回転の方向が正転方向Ｄｆであり、角度信号が示す角度が０°から３６０°に変化する回転の方向が反転方向Ｄｒである。
【０１１２】
信号ｓｉｎは正弦波信号であり、信号ｃｏｓは正弦波信号である。検出回路１０は、信号ｓｉｎと信号ｃｏｓとにａｒｃｔａｎ演算を行うことにより角度信号を得る角度検出回路７０ａをさらに有していてもよい。この場合、角度信号の示す角度が３６０°から０°に変化する方向が正転方向Ｄｆであり、角度が０°から３６０°に変化する方向が反転方向Ｄｒである。
【０１１３】
検出回路１０は、信号ｓｉｎと信号ｃｏｓとのそれぞれの振幅とオフセットとの少なくとも１つを温度に応じて補正する温度特性補正回路７０ｐをさらに有していてもよい。この場合、検出回路１０は、温度特性補正回路７０ｐによらず自動補正回路７０ｅにより信号ｓｉｎと信号ｃｏｓとを補正するアクティブ補正モードと、自動補正回路７０ｅによらず温度特性補正回路７０ｐにより信号ｓｉｎと信号ｃｏｓとを補正するパッシブ補正モードとを有する。検出回路１０は、アクティブ補正モードとパッシブ補正モードとが切り替えできるように構成されている。
【０１１４】
検出回路１０は、温度を検出する温度センサ８０ｄと、温度の複数の値にそれぞれ対応する信号ｓｉｎのオフセットの複数の値を保持するメモリ８０ｃとをさらに有していてもよい。この場合、温度特性補正回路７０ｐは、保持された複数の値のうちの検出された温度の値に対応する値を信号ｓｉｎに重畳する。
【０１１５】
メモリ８０ｃは、温度の複数の値にそれぞれ対応する差動信号のオフセットに関する複数の値を保持してもよい。この場合、温度特性補正回路７０ｐは、保持された複数の値のうち検出された温度に対応する値を信号ｓｉｎに重畳する。
【０１１６】
メモリ８０ｃは、温度の複数の値にそれぞれ対応する信号ｓｉｎの振幅に関する複数の値を保持してもよい。この場合、温度特性補正回路７０ｐは、保持された複数の値のうち検出された温度に対応する値を信号ｓｉｎに重畳する。
【０１１７】
メモリ８０ｃは、温度の複数の値にそれぞれ対応する差動信号の振幅に関する複数の値を保持してもよい。この場合、温度特性補正回路７０ｐは、保持された複数の値のうち検出された温度に対応する値を信号ｓｉｎに重畳する。
【０１１８】
磁気検出素子（磁気抵抗素子１２ａ、１２ｃ）と磁気検出素子（磁気抵抗素子１２ｅ、１２ｆ）は磁気抵抗材料を含んでいてもよい。
【０１１９】
物体（被測定磁石１４２）の回転を検出する回転検出装置１５０（磁気センサ１００）は、信号ｓｉｎを出力する磁気検出素子（磁気抵抗素子１２ａ、１２ｃ）と、信号ｃｏｓを出力する磁気検出素子（磁気抵抗素子１２ｅ、１２ｆ）と、信号ｓｉｎと信号ｃｏｓとが入力される検出回路１０とを備える。検出回路１０は、信号ｓｉｎと信号ｃｏｓとのそれぞれ振幅とオフセットの少なくとも１つを温度に応じて補正する温度特性補正回路７０ｐと、信号ｓｉｎと信号ｃｏｓを補正する補正値の生成と更新を行う自動補正回路７０ｅとを有する。
【０１２０】
検出回路１０は、信号ｓｉｎと信号ｃｏｓとに基づき、物体（被測定磁石１４２）の角度を示す角度信号を出力する角度検出回路７０ａをさらに有していてもよい。
【０１２１】
角度信号が示す角度が３６０°から０°に変化した後に３６０°から０°に再度変化した場合、または角度信号が示す角度が０°から３６０°に変化した後に０°から３６０°に再度変化した場合に、自動補正回路７０ｅは補正値の生成と更新の少なくとも一方を行ってもよい。
【０１２２】
温度特性補正回路７０ｐが動作している場合には自動補正回路７０ｅは動作しなくてもよい。
【０１２３】
磁気検出素子（磁気抵抗素子１２ａ、１２ｃ）と、磁気検出素子（磁気抵抗素子１２ｅ、１２ｆ）とを備えた、物体（被測定磁石１４２）の回転を検出する回転検出装置１５０は以下の方法で補正する。物体（被測定磁石１４２）の回転に応じて磁気検出素子（磁気抵抗素子１２ａ、１２ｃ）と磁気検出素子（磁気抵抗素子１２ｅ、１２ｆ）とから信号ｓｉｎと信号ｃｏｓとをそれぞれ得る。信号ｓｉｎと信号ｃｏｓと補正する補正値を生成してかつ更新する。物体（被測定磁石１４２）の回転の方向が正転方向Ｄｆから反転方向Ｄｒに変化したことまたは物体（被測定磁石１４２）の回転の方向が反転方向Ｄｒから正転方向Ｄｆに変化したことを検出する。物体（被測定磁石１４２）の回転の方向が正転方向Ｄｆから反転方向Ｄｒに変化したことまたは物体（被測定磁石１４２）の回転の方向が反転方向Ｄｒから正転方向Ｄｆに変化したことを検出した場合に補正値を生成してかつ更新する上記動作を停止する。
【０１２４】
信号ｓｉｎと信号ｃｏｓとから物体（被測定磁石１４２）の角度を示す角度信号を得てもよい。この場合、角度信号が示す角度が３６０°から０°に変化する方向を正転方向Ｄｆと定義し、角度が０°から３６０°に変化する方向を反転方向Ｄｒと定義する。
【０１２５】
図８は実施の形態の他の磁気センサ１００ａのブロック図である。図８において、図１Ａと図１Ｂに示す磁気センサ１００と同じ部分には同じ参照番号を付す。磁気センサ１００ａは、図１Ａに示す磁気センサ１００の検出回路１０の代わりに基板１０ｐに搭載された検出回路１０ａを備える。検出回路１０ａは、診断回路９０、９１とスイッチ１１０ａ、１１０ｂと抵抗１１２ａ、１１２ｂをさらに有する。
【０１２６】
磁気抵抗素子１２ａの端１２ａ−２と磁気抵抗素子１２ｂの端１２ｂ−１とは電位ＶＳに接続される（図１Ｂ参照）。磁気抵抗素子１２ｃの端１２ｃ−２と磁気抵抗素子１２ｄの端１２ｄ−１とはグランドＧＮＤに接続される（図１Ｂ参照）。磁気抵抗素子１２ａの端１２ａ−１は配線１００ａ１を介して検出回路１０ａと接続される。磁気抵抗素子１２ｂの端１２ｂ−２は配線１００ａ２を介して検出回路１０ａと接続される。磁気抵抗素子１２ｃの端１２ｃ−１は配線１００ａ３を介して検出回路１０ａと接続される。磁気抵抗素子１２ｄの端１２ｄ−２は配線１００ａ４を介して検出回路１０ａと接続される。
【０１２７】
検出回路１０ａの内部において配線１００ａ１、１００ａ３は接続点１２ａｃ１で接続されている。検出回路１０ａの内部において、磁気抵抗素子１２ａの端１２ａ−１と磁気抵抗素子１２ｃの端１２ｃ−１とが配線１００ａ１、１００ａ３を介しての接続点１２ａｃ１で接続されている。接続点１２ａｃ１はブリッジ回路ＷＢ１の中点を構成する。接続点１２ａｃ１の信号は増幅器１４ｂに入力されて増幅され、差動増幅器１６ａに入力される。
【０１２８】
検出回路１０ａの内部において配線１００ａ２、１００ａ４は接続点１２ｂｄ１で接続されている。検出回路１０ａの内部において、磁気抵抗素子１２ｂの端１２ｂ−２と磁気抵抗素子１２ｄの端１２ｄ−２は配線１００ａ２、１００ａ４を介して接続点１２ｂｄ１で接続されている。接続点１２ｂｄ１はブリッジ回路ＷＢ１の別の中点を構成する。接続点１２ｂｄ１の信号は増幅器１４ａに入力されて増幅され、差動増幅器１６ａに入力される。
【０１２９】
磁気抵抗素子１２ｅの端１２ｅ−２と磁気抵抗素子１２ｆの端１２ｆ−１とは電位ＶＣに接続される（図１Ｂ参照）。磁気抵抗素子１２ｇの端１２ｇ−２と磁気抵抗素子１２ｈの端１２ｈ−１とはグランドＧＮＤに接続される（図１Ｂ参照）。磁気抵抗素子１２ｅの端１２ｅ−１は配線１００ｂ１を介して検出回路１０ａと接続される。磁気抵抗素子１２ｆの端１２ｆ−２は配線１００ｂ２を介して検出回路１０ａと接続される。磁気抵抗素子１２ｇの端１２ｇ−１は配線１００ｂ３を介して検出回路１０ａと接続される。磁気抵抗素子１２ｈの端１２ｈ−２は配線１００ｂ４を介して検出回路１０ａと接続される。
【０１３０】
磁気抵抗素子１２ｅの端１２ｅ−１は配線１００ｂ１を介して検出回路１０ａと接続される。磁気抵抗素子１２ｆの端１２ｆ−２は配線１００ｂ２を介して検出回路１０ａと接続される。磁気抵抗素子１２ｇの端１２ｇ１は配線１００ｂ３を介して検出回路１０ａと接続される。磁気抵抗素子１２ｈの端１２ｈ−２は配線１００ｂ４を介して検出回路１０ａと接続される。
【０１３１】
検出回路１０ａの内部において配線１００ｂ１、１００ｂ３は接続点１２ｅｇ１で接続されている。基板１０ｐ上の検出回路１０ａの内部において、磁気抵抗素子１２ｅの端１２ｅ−１と磁気抵抗素子１２ｇの端１２ｇ１は配線１００ｂ１、２００ｂ３を介して接続点１２ｅｇ１で接続されている。接続点１２ｅｇ１はブリッジ回路ＷＢ２の中点を構成する。接続点１２ｅｇ１の信号は増幅器１４ｄに入力されて増幅され、差動増幅器１６ｂに入力される。
【０１３２】
検出回路１０ａの内部において配線１００ｂ２、１００ｂ４は接続点１２ｆｈ１で接続されている。検出回路１０ａの内部において、磁気抵抗素子１２ｆの端１２ｆ−２と磁気抵抗素子１２ｈの端１２ｈ−２とは接続点１２ｆｈ１で接続されている。接続点１２ｆｈ１はブリッジ回路ＷＢ２の別の中点を構成する。接続点１２ｆｈ１の信号は増幅器１４ｃに入力されて増幅され、差動増幅器１６ｂに入力される。
【０１３３】
配線１００ａ１〜１００ａ４、１００ｂ１〜１００ｂ４は例えば、ワイヤボンディングで用いられる金属ワイヤ等のボンディングワイヤである。
【０１３４】
磁気センサ１００ａでは、磁気抵抗素子１２と検出回路１０ａを接続する配線１００ａ１〜１００ａ４、１００ｂ１〜１００ｂ４の断線を検知することができる。その動作について以下に説明する。
【０１３５】
配線１００ａ１〜１００ａ４、１００ｂ１〜１００ｂ４の何れも断線していない通常動作において、磁気抵抗素子１２から出力される信号である接続点１２ａｃ１、１２ｂｄ１、１２ｅｇ１、１２ｆｈ１の電位は中点の電位付近となり、その結果、増幅器１４ａ〜１４ｄと差動増幅器１６ａ、１６ｂ及びＡＤ変換器１８ａの出力は中点付近となる。一方で、配線１００ａ１〜１００ａ４、１００ｂ１〜１００ｂ４のいずれか１つの配線が切断された場合、接続点１２ａｃ１、１２ｂｄ１、１２ｅｇ１、１２ｆｈ１のうちの切断された配線に繋がる接続点は、固定電位である電位ＶＳまたは電位ＶＣまたはグランドの電位のうちの１つに固定される。したがって、増幅器１４ａ〜１４ｄ、差動増幅器１６ａ、１６ｂ及びＡＤ変換器１８ａ、１８ｂの出力は固定電位である電位ＶＳまたは電位ＶＣまたはグランドの電位のうちの１つに固定される。その結果、診断回路９０は、ＡＤ変換器１８ａもしくはＡＤ変換器１８ｂの出力が所定の通常動作レンジから外れたことを検出して磁気センサ１００ａが異常である判定して異常信号を出力する。この構成により、磁気抵抗素子１２と検出回路１０ａとを接続する配線の断線を検知することができる。
【０１３６】
診断回路９０は、ＡＤ変換器１８ａもしくはＡＤ変換器１８ｂではなく、差動増幅器１６ａもしくは差動増幅器１６ｂの出力が所定の通常動作レンジから外れたことを検出したときに磁気センサ１００ａが異常であると判定して異常信号を出力してもよい。
【０１３７】
基板１２ｐには、磁気抵抗素子１２ａ〜１２ｂよりなるブリッジ回路ＷＢ１と、磁気抵抗素子１２ｅ〜１２ｈよりなるブリッジ回路ＷＢ２とが設けられている。検出回路１０ａは基板１０ｐに設けられている。ブリッジ回路ＷＢ１の接続点１２ａｃ１、１２ｂｄ１で構成された中点は基板１０ｐに設けられている。ブリッジ回路ＷＢ２の接続点１２ｅｇ１、１２ｆｈ１で構成された中点は基板１０ｐに設けられている。
【０１３８】
磁気センサ１００ａは磁気抵抗素子１２の抵抗値の異常を検知することができる。以下にその動作について説明する。
【０１３９】
スイッチ１１０ａは、共通端１１０ａ３と枝端１１０ａ１、１１０ａ２とを有し、枝端１１０ａ１、１１０ａ２を共通端１１０ａ３に選択的にすなわち排他的に接続することができる。スイッチ１１０ａの共通端１１０ａ３は磁気抵抗素子１２の接続点１２ａｂに直接接続されている。枝端１１０ａ１はレギュレータ６０ａに直接接続されている。枝端１１０ａ２は抵抗１１２ａを介してレギュレータ６０ａに接続されている。抵抗１１２ａは枝端１１０ａ２とレギュレータ６０ａとに直列に接続されている。スイッチ１１０ａの共通端１１０ａ３を枝端１１０ａ２から切断して枝端１１０ａ１に接続することにより、スイッチ１１０ａは磁気抵抗素子１２に電位ＶＳを供給する電流経路１１２ａ１を構成する。スイッチ１１０ａの共通端１１０ａ３を枝端１１０ａ１から切断して枝端１１０ａ２に接続することにより、スイッチ１１０ａは磁気抵抗素子１２に電位ＶＳを供給する電流経路１１２ａ２を構成する。電流経路１１２ａ２は電流経路１１２ａ１より大きい抵抗値を有する。
【０１４０】
スイッチ１１０ｂは、共通端１１０ｂ３と枝端１１０ｂ１、１１０ｂ２とを有し、枝端１１０ｂ１、１１０ｂ２を共通端１１０ｂ３に選択的にすなわち排他的に接続することができる。スイッチ１１０ｂの共通端１１０ｂ３は磁気抵抗素子１２の接続点１２ｅｆに直接接続されている。枝端１１０ｂ１はレギュレータ６０ａに直接接続されている。枝端１１０ｂ２は抵抗１１２ｂを介してレギュレータ６０ａに接続されている。抵抗１１２ｂは枝端１１０ｂ２とレギュレータ６０ａとに直列に接続されている。スイッチ１１０ｂの共通端１１０ｂ３を枝端１１０ｂ２から切断して枝端１１０ｂ１に接続することにより、スイッチ１１０ｂは磁気抵抗素子１２に電位ＶＣを供給する電流経路１１２ｂ１を構成する。スイッチ１１０ｂの共通端１１０ｂ３を枝端１１０ｂ１から切断して枝端１１０ｂ２に接続することにより、スイッチ１１０ｂは磁気抵抗素子１２に電位ＶＳを供給する電流経路１１２ｂ２を構成する。電流経路１１２ｂ２は電流経路１１２ｂ１より大きい抵抗値を有する。
【０１４１】
磁気抵抗素子１２は、磁気抵抗素子１２が抵抗１１２ａ、１１２ｂを介して検出回路１０ａのレギュレータ６０ａに接続される状態と、磁気抵抗素子１２が抵抗１１２ａ、１１２ｂを介さずにレギュレータ６０ａに直接接続される状態とにスイッチ１１０ａ、１１０ｂにより切り替えられる。磁気抵抗素子１２の抵抗値の異常を検知しない通常時はスイッチ１１０ａ、１１０ｂはレギュレータ６０ａに直接接続される電流経路１１２ａ１、１１２ｂ１を選択している。磁気抵抗素子１２の抵抗値を診断する時には、スイッチ１１０ａ、１１０ｂは抵抗１１２ａ、１１２ｂを介してレギュレータ６０ａに接続される電流経路１１２ａ２、１１２ｂ２を選択する。診断回路９１はレギュレータ６０ａに接続されており、抵抗１１２ａ、１１２ｂの両端の電圧、あるいは、抵抗１１２ａ、１１２ｂを流れる電流Ｉ１１２ａ、Ｉ１１２ｂを測定する。磁気抵抗素子１２の抵抗値が正常であり、かつ電位ＶＳ、ＶＣを供給する配線が断線していない場合には、抵抗１１２ａ、１１２ｂを流れる電流Ｉ１１２ａ、Ｉ１１２ｂが所定の通常のレンジに入る。磁気抵抗素子１２に何らかの不具合が生じて抵抗値に異常が発生している場合、あるいは、電位ＶＳ、ＶＣを供給する配線が断線している場合には、抵抗１１２ａ、１１２ｂを流れる電流Ｉ１１２ａ、Ｉ１１２ｂが所定の通常のレンジを外れる。診断回路９１は、電流Ｉ１１２ａ、Ｉ１１２ｂがこのレンジを外れたことで異常が発生したと判定し、異常信号を出力する。この構成により、磁気抵抗素子１２の抵抗値の異常と電位ＶＳ、ＶＣを供給する配線の断線とを検知できる。磁気抵抗素子１２のシート抵抗が変化する、すなわち、ブリッジ回路ＷＢ１、ＷＢ２のそれぞれを構成する４つの磁気抵抗素子の抵抗値が同時に同量変化した場合でも電流Ｉ１１２ａ、Ｉ１１２ｂにより上記のように異常を検知できる。
【０１４２】
なお、抵抗１１２ａを介してレギュレータ６０ａに接続される電流経路１１２ａ２が選択される期間すなわちブリッジ回路ＷＢ１が診断される期間は、抵抗１１２ｂを介してレギュレータ６０ａに接続される電流経路１１２ｂ２が選択される期間すなわちブリッジ回路ＷＢ２が診断される期間と異なることが好ましい。これにより、診断回路９１にはブリッジ回路ＷＢ１を流れる電流値とブリッジ回路ＷＢ２を流れる電流値とが順次入力されるので、診断回路９１の回路規模を大きくすることなく、ブリッジ回路ＷＢ１、ＷＢ２を診断することができる。
【０１４３】
回転検出装置１５０（磁気センサ１００ａ）は、基板１２ｐと、基板１２ｐに設けられてブリッジ回路ＷＢ１を構成する磁気抵抗素子１２ａ〜１２ｄと、基板１０ｐと、基板１０ｐに設けられて磁気抵抗素子１２ａ〜１２ｄに接続された検出回路１０ａと、磁気抵抗素子１２ａの端１２ａ−１と検出回路１０ａとの間を接続する配線１００ａ１と、磁気抵抗素子１２ｃの端１２ｃ−１と検出回路１０ａとの間を接続する配線１００ａ３と、磁気抵抗素子１２ｂの端１２ｂ−２と検出回路１０ａとの間を接続する配線１００ａ２と、磁気抵抗素子１２ｄの端１２ｄ−２と検出回路１０ａとの間を接続する配線１００ａ４と、基板１０ｐに設けられて、配線１００ａ１の信号と配線１００ａ３の信号とを結合する接続点１２ａｃ１と、基板１０ｐに設けられて、配線１００ａ２の信号と配線１００ａ４の信号とを結合する接続点１２ｂｄ１とを備える。検出回路１０ａは、基板１０ｐに設けられて接続点１２ａｃ１の信号を増幅する増幅器１４ｂと、基板１０ｐに設けられて接続点１２ｂｄ１の信号を増幅する増幅器１４ａとを有する。
【０１４４】
接続点１２ａｃ１と接続点１２ｂｄ１とはそれぞれブリッジ回路ＷＢ１の中点（接続点１２ａｃ１）と中点（接続点１２ｂｄ１）を構成する。
【０１４５】
配線１００ａ１〜１００ａ４はボンディングワイヤであってもよい。
【０１４６】
検出回路１０ａは、増幅器１４ｂからの信号と増幅器１４ａからの信号との差を増幅する差動増幅器１６ａをさらに有していてもよい。
【０１４７】
検出回路１０ａは、差動増幅器１６ａからの信号が入力される診断回路９０をさらに有していてもよい。
【０１４８】
診断回路９０は、差動増幅器１６ａからの出力が所定のレンジから外れたときに異常信号を出力してもよい。
【０１４９】
検出回路１０ａは、差動増幅器１６ａから信号が入力されるアナログデジタル（ＡＤ）変換器１８ａを有していてもよい。
【０１５０】
診断回路９０は、ＡＤ変換器１８ａの出力が所定のレンジから外れたときに異常信号を出力してもよい。
【０１５１】
磁気抵抗素子１２ａの端１２ａ−２と磁気抵抗素子１２ｂの端１２ｂ−１とは基準電位ＶＳに接続されており、磁気抵抗素子１２ｃの端１２ｃ−２と磁気抵抗素子１２ｄの端１２ｄ−１とはグランドＧＮＤに接続されている。
【０１５２】
回転検出装置１５０（磁気センサ１００ａ）は、基板１２ｐと、基板１２ｐに設けられてブリッジ回路ＷＢ１を構成する磁気抵抗素子１２ａ〜１２ｄと、基板１０ｐと、基板１０ｐに設けられて磁気抵抗素子１２ａ〜１２ｄに接続された検出回路１０ａと、磁気抵抗素子１２ａの端１２ａ−１と検出回路１０ａとの間を接続する配線１００ａ１と、磁気抵抗素子１２ｂの端１２ｂ−２と検出回路１０ａとの間を接続する配線１００ａ２と、磁気抵抗素子１２ｃの端１２ｃ−１と検出回路１０ａとの間を接続する配線１００ａ３と、磁気抵抗素子１２ｄの端１２ｄ−２と検出回路１０ａとの間を接続する配線１００ａ４とを備える。ブリッジ回路ＷＢ１の中点（接続点１２ａｃ１）と中点（接続点１２ｂｄ１）とは基板１０ｐに設けられている。
【０１５３】
検出回路１０ａは、上記中点（接続点１２ａｃ１）の信号を増幅する増幅器１４ｂと、上記中点（接続点１２ｂｄ１）の信号を増幅する増幅器１４ａと、増幅器１４ｂからの信号と増幅器１４ａからの信号との差を増幅する差動増幅器１６ａとを有していてもよい。
【０１５４】
検出回路１０ａは、差動増幅器１６ａからの信号が入力される診断回路９０をさらに有していてもよい。
【０１５５】
検出回路１０ａは、差動増幅器１６ａから信号が入力されるアナログデジタル（ＡＤ）変換器１８ａと、ＡＤ変換器１８ａの出力が入力される診断回路９０とをさらに有していてもよい。
【０１５６】
磁気抵抗素子１２ａの端１２ａ−２と磁気抵抗素子１２ｂの端１２ｂ−１とは基準電位ＶＳに接続されている。磁気抵抗素子１２ｃの端１２ｃ−２と磁気抵抗素子１２ｄの端１２ｄ−１とはグランドＧＮＤに接続されている。
【０１５７】
磁気センサ１００ａは、信号ｓｉｎ＋を出力する磁気抵抗素子１２ａと、信号ｃｏｓ−を出力する磁気抵抗素子１２ｅと、信号ｓｉｎ＋と信号ｃｏｓ−が入力される検出回路１０ａとを備える。検出回路１０ａは、磁気抵抗素子１２ａ、１２ｅに電位ＶＳ、ＶＣをそれぞれ供給するレギュレータ６０ａと、磁気抵抗素子１２ａとレギュレータ６０ａとを電気的に接続する電流経路１１２ａ１と、磁気抵抗素子１２ａとレギュレータ６０ａとを電気的に接続して、抵抗１１２ａを有する電流経路１１２ａ２と、磁気抵抗素子１２ｅとレギュレータ６０ａとを電気的に接続する電流経路１１２ｂ１と、磁気抵抗素子１２ｅとレギュレータ６０ａとを電気的に接続して、抵抗１１２ｂを有する電流経路１１２ｂ２と、電流経路１１２ａ１と電流経路１１２ａ２とを切り替えるスイッチ１１０ａと、電流経路１１２ｂ１と電流経路１１２ｂ２を切り替えるスイッチ１１０ｂと、電流経路１１２ａ２と電流経路１１２ｂ２とに接続された診断回路９１とを有する。
【０１５８】
診断回路９１は、抵抗１１２ａの両端と抵抗１１２ｂの両端とに接続されている。
【０１５９】
磁気抵抗素子１２ａは別の３つの磁気抵抗素子１２ｂ〜１２ｃと共にブリッジ回路ＷＢ１を構成し、磁気抵抗素子１２ｅは別の３つの磁気抵抗素子１２ｆ〜１２ｈと共にブリッジ回路ＷＢ２を構成する。
【０１６０】
磁気抵抗素子１２ｅと磁気抵抗素子１２ａとは同じ材料よりなり、磁気抵抗素子１２ａは磁気抵抗素子１２ｅを４５°回転した構成と一致する。
【０１６１】
磁気センサ１００ａは、信号ｓｉｎ＋を出力する磁気抵抗素子１２ａと、信号ｓｉｎ＋が入力される検出回路１０ａとを備える。検出回路１０ａは、磁気抵抗素子１２ａに電位ＶＳを供給するレギュレータ６０ａと、磁気抵抗素子１２ａとレギュレータ６０ａとを電気的に接続する電流経路１１２ａ１と、磁気抵抗素子１２ａとレギュレータ６０ａとを電気的に接続し、抵抗１１２ａを有する電流経路１１２ａ２と、電流経路１１２ａ１と電流経路１１２ａ２とを切り替えるスイッチ１１０ａと、電流経路１１２ａ２に接続された診断回路９１とを有する。
【０１６２】
診断回路９１は抵抗１１２ａの両端に接続されている。
【０１６３】
回転検出装置１５０は、磁気センサ１００ａと、磁気センサ１００ａに検出される磁界を発生する被測定磁石１４２と、被測定磁石１４２が取り付けられた回転軸１４４と、回転軸１４４を支持する軸受け１４６と、回転軸１４４を回転させるモータ１５８とを備える。
【０１６４】
信号ｓｉｎ＋を出力する磁気抵抗素子１２ａと、信号ｃｏｓ−を出力する磁気抵抗素子１２ｅと、磁気抵抗素子１２ａ、１２ｅに接続されたレギュレータ６０ａとを備えた磁気センサ１００ａは以下の方法で診断できる。電流経路１１２ａ１を介してレギュレータ６０ａから磁気抵抗素子１２ａへ電位ＶＳを供給する。電流経路１１２ａ１より抵抗値の大きい電流経路１１２ａ２を介してレギュレータ６０ａから磁気抵抗素子１２ａへ電位ＶＳを供給して磁気抵抗素子１２ａに電流Ｉ１１２ａを流す。電流経路１１２ｂ１を介してレギュレータ６０ａから磁気抵抗素子１２ｅへ電位ＶＣを供給する。電流経路１１２ｂ１より抵抗値の大きい電流経路１１２ｂ２を介してレギュレータ６０ａから磁気抵抗素子１２ｅへ電位ＶＣを供給して磁気抵抗素子１２ｅに電流Ｉ１１２ｂを流す。電流Ｉ１１２ａが所定のレンジから外れている場合に磁気抵抗素子１２ａが異常であると判断する。電流Ｉ１１２ｂが所定のレンジから外れている場合に磁気抵抗素子１２ｅが異常であると判断する。
【０１６５】
磁気抵抗素子１２ｅに電流Ｉ１１２ｂを流すことは、磁気抵抗素子１２ａに電流Ｉ１１２ａを流すことと異なる期間に行われてもよい。磁気抵抗素子１２ｅが異常であると判断することは、磁気抵抗素子１２ａが異常であると判断することと異なる期間に行われてもよい。
【０１６６】
図９と図１０はそれぞれ磁気センサ１００（１００ａ）の上面図と側面図である。図９では磁気センサ１００（１００ａ）の一部の構成を省略している。図９に示す磁気センサ１００（１００ａ）では、ホール素子４０ａ、４０ｂは、検出回路１０が設けられた基板１０ｐに平行な方向の磁界を検出する縦型ホール素子である。
【０１６７】
磁気センサ１００（１００ａ）は、磁気抵抗素子１２と検出回路１０とリードフレーム１３０とワイヤ１３４と封止樹脂１３６と端子１３２とを備える。磁気抵抗素子１２ａ〜１２ｄはブリッジ回路ＷＢ１を形成する磁気抵抗素子群１２ｘを構成する。磁気抵抗素子１２ｅ〜１２ｈはブリッジ回路ＷＢ２を形成する磁気抵抗素子群１２ｙを構成する。リードフレーム１３０には、磁気抵抗素子１２及び検出回路１０が置かれる。封止樹脂１３６は、磁気抵抗素子１２と検出回路１０とリードフレーム１３０を封止する。端子１３２は、封止樹脂１３６から延出して、検出回路１０を外部と電気的に接続する。
【０１６８】
直線Ｌ１は、磁気抵抗素子１２ａ〜１２ｄよりなる磁気抵抗素子群１２ｘの中心１２ｘｃと、磁気抵抗素子１２ｅ〜１２ｈよりなる磁気抵抗素子群１２ｙ中心１２ｙｃとを実質的に通る。ホール素子４０ａ、４０ｂは直線Ｌ１に対して互いに線対称に配置されている。より詳細には、ホール素子４０ａ、４０ｂの検知する磁界の方向が直線Ｌ１に対して４５°傾いている。
【０１６９】
磁気抵抗素子１２ａ〜１２ｄのそれぞれは、検出する磁界の方向に直角に細長く延びる磁気抵抗パターン１２ｔよりなる。特に、磁気抵抗素子１２ａの磁気抵抗パターン１２ｔは直線Ｌ４に沿って細長く延び、磁気抵抗素子１２ｃの磁気抵抗パターン１２ｔは直線Ｌ６に沿って細長く延びる。直線Ｌ４、Ｌ６は直線Ｌ１に対して互いに対称に延びる。直線Ｌ４は直線Ｌ１に対して４５°傾斜している。直線Ｌ６は直線Ｌ１に対して４５°傾斜している。直線Ｌ４は直線Ｌ６に対して９０°傾斜している。磁気抵抗素子１２ｅ〜１２ｈのそれぞれは、検出する磁界の方向に直角に細長く延びる磁気抵抗パターン１２ｓよりなる。磁気抵抗パターン１２ｔ、１２ｓは磁気抵抗効果を有する磁気抵抗材料よりなる。ホール素子４０ａ、４０ｂはホール素子４０ａ、４０ｂの中心を実質的に通る直線Ｌ３、Ｌ５に沿った磁界をそれぞれ検知する。ホール素子４０ａの中心を実質的に通る直線Ｌ３は、磁気抵抗素子１２ａ〜１２ｄのいずれかの磁気抵抗パターン１２ｔと平行であり、具体的には磁気抵抗素子１２ａの磁気抵抗パターン１２ｔと平行でありしたがって直線Ｌ４と平行である。ホール素子４０ｂの中心を実質的に通る直線Ｌ５は、磁気抵抗素子１２ａ〜１２ｄのいずれかの磁気抵抗パターン１２ｔと平行であり、具体的には磁気抵抗素子１２ｃの磁気抵抗パターン１２ｔと平行でありしたがって直線Ｌ６と平行である。
【０１７０】
また、ホール素子４０ｂは、ホール素子４０ａを９０°回転させた構成に一致する。磁気抵抗素子１２ｂは、磁気抵抗素子１２ａを９０°回転させた構成に一致する。磁気抵抗素子１２ｄは、磁気抵抗素子１２ｃを９０°回転させた構成に一致する。磁気抵抗素子１２ｃは、磁気抵抗素子１２ａを９０°回転させた構成に一致する。磁気抵抗素子１２ｄは、磁気抵抗素子１２ｂを９０°回転させた構成に一致する。
【０１７１】
ホール素子４０ａ、４０ｂは共に検出回路１０が設けられた基板１０ｐに平行な方向の磁界を検出する縦型ホール素子であるので、基板１０ｐに平行な方向の磁界が得やすい基板１０ｐの中心付近に設ける事が好ましい。これにより、ホール素子４０ａ、４０ｂは高精度に角度を検出できる。
【０１７２】
実施の形態では、磁気センサ１００（１００ａ）はステアリングホイール１５２とステアリングシャフト１５４を補助するためのモータ１５８に取り付けられるが、これに限らない。磁気センサ１００（１００ａ）は、例えば、車のシフトレバーの位置を検出するために用いることができる。すなわち、磁気センサ１００（１００ａ）はそれ単体で独立して用いることができる。
【０１７３】
なお、診断回路９０は演算回路７０の一部であってよい。
【０１７４】
上述のように、磁気センサ１００は、基板１２ｐと、基板１２ｐに設けられてブリッジ回路ＷＢ１を構成する複数の磁気抵抗素子１２ａ〜１２ｄよりなる磁気抵抗素子群１２ｘと、基板１２ｐに設けられてブリッジ回路ＷＢ２を構成する複数の磁気抵抗素子１２ｅ〜１２ｈよりなる磁気抵抗素子群１２ｙと、基板１０ｐと、基板１０ｐに設けられたホール素子４０ａ、４０ｂと、基板１０ｐに設けられて磁気抵抗素子群１２ｘからの信号と磁気抵抗素子群１２ｙからの信号とホール素子４０ａからの信号とホール素子４０ｂからの信号とが入力される検出回路１０とを備える。ホール素子４０ａ、４０ｂは基板１０ｐと平行な磁界を検出する縦型ホール素子である。磁気抵抗素子群１２ｘの中心１２ｘｃと磁気抵抗素子群１２ｙの中心１２ｙｃとを実質的に通る直線Ｌ１に対してホール素子４０ａとホール素子４０ｂとは互いに線対称に配置されている。
【０１７５】
ホール素子４０ａが検出する磁界の方向は直線Ｌ１に対して４５°傾いていてもよい。ホール素子４０ｂが検出する磁界の方向は直線Ｌ１に対して４５°傾いていてもよい。
【０１７６】
磁気抵抗素子群１２ｘの複数の磁気抵抗素子１２ａ〜１２ｄのうちの磁気抵抗素子１２ａは磁気抵抗材料よりなる磁気抵抗パターン１２ｔを有する。磁気抵抗素子群１２ｘの複数の磁気抵抗素子１２ａ〜１２ｄのうちの磁気抵抗素子１２ｂは磁気抵抗材料よりなる磁気抵抗パターン１２ｔを有する。ホール素子４０ａの中心を実質的に通る直線Ｌ３は、磁気抵抗素子１２ａの磁気抵抗パターン１２ｔと平行であってもよく。ホール素子４０ｂの中心を実質的に通る直線Ｌ４は、磁気抵抗素子１２ｂの磁気抵抗パターン１２ｔと平行であってもよい。
【０１７７】
ホール素子４０ａ、４０ｂは同じ材料よりなる。ホール素子４０ａはホール素子４０ｂを９０°回転した構成と一致する。
【０１７８】
磁気抵抗素子群１２ｘの複数の磁気抵抗素子１２ａ〜１２ｄは同じ材料よりなる。磁気抵抗素子群１２ｘの複数の磁気抵抗素子１２ａ〜１２ｄのうちの磁気抵抗素子１２ａは、磁気抵抗素子群１２ｘの複数の磁気抵抗素子１２ａ〜１２ｄのうちの磁気抵抗素子１２ｂを９０°回転した構成と一致する。
【０１７９】
また、上述のように、磁気センサ１００は、複数の磁気抵抗素子１２ａ〜１２ｄよりなる磁気抵抗素子群１２ｘと、複数の磁気抵抗素子１２ｅ〜１２ｈよりなる磁気抵抗素子群１２ｙと、ホール素子４０ａと、ホール素子４０ｂと、磁気抵抗素子群１２ｘ、１２ｙからの信号とホール素子４０ａ、４０ｂからの信号とが入力される検出回路１０とを備える。磁気抵抗素子群１２ｘの複数の磁気抵抗素子１２ａ〜１２ｄは、磁気抵抗パターン１２ｔを有する磁気抵抗素子１２ａと、磁気抵抗パターン１２ｔを有する磁気抵抗素子１２ｂとを含む。ホール素子４０ａの中心を実質的に通る直線Ｌ３は磁気抵抗素子１２ａの磁気抵抗パターン１２ｔに平行である。ホール素子４０ｂの中心を実質的に通る直線Ｌ５は磁気抵抗素子１２ｂの磁気抵抗パターン１２ｔに平行である。
【０１８０】
磁気抵抗素子群１２ｘの中心１２ｘｃと磁気抵抗素子群１２ｙの中心１２ｙｃとを実質的に通る直線Ｌ１に対してホール素子４０ａは４５°傾いて設けられていてもよい。直線Ｌ１に対してホール素子４０ｂは４５°傾いて設けられていてもよい。
【０１８１】
磁気抵抗素子群１２ｘの中心１２ｘｃと磁気抵抗素子群１２ｙの中心１２ｙｃとを実質的に通る直線Ｌ１に対してホール素子４０ａ、４０ｂは互いに線対称に設けられていてもよい。
【０１８２】
磁気抵抗素子群１２ｘはブリッジ回路ＷＢ１を構成し、磁気抵抗素子群１２ｙはブリッジ回路ＷＢ２を構成する。
【符号の説明】
【０１８３】
１０    検出回路
１２    磁気抵抗素子
１２ａ〜１２ｈ    磁気抵抗素子
１２ｔ，１２ｓ    磁気抵抗パターン
１２ａｃ，１２ｂｄ，１２ｅｇ，１２ｆｈ    接続点（中点）
１２ｘ    磁気抵抗素子群
１２ｙ    磁気抵抗素子群
１４ａ〜１４ｄ    増幅器
１５    オフセット調整回路
１６ａ，１６ｂ    差動増幅器
１７    ゲイン調整回路
１８ａ，１８ｂ    ＡＤ変換器
４０ａ，４０ｂ    ホール素子
４２ａ，４２ｂ    増幅器
４４ａ，４４ｂ    コンパレータ
６０ａ〜６０ｃ    レギュレータ
７０    演算回路
７０ａ    角度検出回路
７０ｂ    回転数検出回路
７０ｃ    オフセット温度特性補正回路
７０ｄ    ゲイン温度特性補正回路
７０ｅ    自動補正回路
８０ａ，８０ｂ    オシレータ
８０ｃ    メモリ
８０ｄ    温度センサ
９０，９１    診断回路
１００    磁気センサ
１００ａ１〜１００ａ４    配線
１００ｂ１〜１００ｂ４    配線
１１２ａ，１１２ｂ    抵抗
１１２ａ１，１１２ａ２，１１２ｂ１，１１２ｂ２    電流経路
ＷＢ１，ＷＢ２    ブリッジ回路
【図１Ａ】
0006561329.tif 000002
【図１Ｂ】
0006561329.tif 000003
【図２Ａ】
0006561329.tif 000004
【図２Ｂ】
0006561329.tif 000005
【図３】
0006561329.tif 000006
【図４】
0006561329.tif 000007
【図５】
0006561329.tif 000008
【図６】
0006561329.tif 000009
【図７Ａ】
0006561329.tif 000010
【図７Ｂ】
0006561329.tif 000011
【図７Ｃ】
0006561329.tif 000012
【図８】
0006561329.tif 000013
【図９】
0006561329.tif 000014
【図１０】
0006561329.tif 000015