(57)【要約】【課題】電気的に絶縁された状態で磁界を介して一方の回路から他方の回路へ信号を伝達する際に外部磁界によるノイズ信号を効果的に低減する。【解決手段】信号伝達装置１００は一対のトランス２０と４０を備える。一対のトランスの入力側コイル２２、４２を、入力信号に対して空間的に逆向きの磁界を発生する関係に配置する。一対のトランスの出力側コイル２４、４４を、同方向の磁界に対して同一極性の誘導電流を出力する関係に配置する。入力信号による誘導電流は、夫々の出力コイル２４、４４から互いに反対極性の誘導電流として出力される。外部ノイズによる誘導電流は、夫々の出力コイル２４、４４から同一極性の誘導電流として出力される。夫々の出力コイル２４、４４の出力する誘導電流の差分を求めると、ノイズによる信号成分が相殺され、入力信号による信号成分が倍化された信号を得られる。信号伝達時のＳ／Ｎ比を高くできる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の入力端子から、その入力端子と電気的に絶縁されている一対の出力端子に信号を伝達する装置であり、
一対の入力端子の間に挿入されており、一対の入力端子間に通電されると互いに逆向きの磁界を発生する一対のコイルと、
各々のコイルと磁気的に結合しており、作用する磁界に応じた検出信号を出力する一対の磁気センサと、
一対の磁気センサが出力する検出信号を入力して一対の出力端子に出力信号を出力する信号出力部と、を備え、
信号出力部は、前記一対の磁気センサに同一方向の磁界が作用したときに、その同一方向の磁界によって各々の磁気センサが出力する検出信号を相殺する回路であることを特徴とする信号伝達装置。
【請求項２】
一対の磁気センサは、同一方向の磁界が作用したときに、その同一方向の磁界によって各々の磁気センサが出力する検出信号が同一極性となる関係に配置されており、
信号出力部は、各々の磁気センサが出力する検出信号の差を出力することを特徴とする請求項１に記載の信号伝達装置。
【請求項３】
一対の磁気センサは、同一方向の磁界が作用したときに、その同一方向の磁界によって各々の磁気センサが出力する検出信号が反対極性となる関係に配置されており、
信号出力部は、各々の磁気センサが出力する検出信号の和を出力することを特徴とする請求項１に記載の信号伝達装置。
【請求項４】
信号出力部は、差動アンプを有しており、その差動アンプによって、各々の磁気センサが出力する検出信号の差を出力することを特徴とする請求項２に記載の信号伝達装置。
【請求項５】
一対の磁気センサは、ホール素子によって、作用する磁界に応じた検出信号を出力するセンサであり、
信号伝達部は、一対の出力端子の間に、各々の磁気センサを並列に接続する回路であることを特徴とする請求項２に記載の信号伝達装置。
【請求項６】
一対の磁気センサは、コイルによって、作用する磁界に応じた検出信号を出力するセンサであり、
信号伝達部は、一対の出力端子の間に、各々の磁気センサを並列に接続する回路であることを特徴とする請求項３に記載の信号伝達装置。
【請求項７】
一対の磁気センサは、コイル又はホール素子によって、作用する磁界に応じた検出信号を出力するセンサであり、
信号出力部は、一対の出力端子の間に、各々の磁気センサを直列に接続する回路であることを特徴とする請求項２又は３に記載の信号伝達装置。
【請求項８】
一対の磁気センサは、コイル、ホール素子又は磁気抵抗素子のいずれかによって、作用する磁界に応じた検出信号を出力するセンサであることを特徴とする請求項４に記載の信号伝達装置。
【請求項９】
一対のコイルは、一対の入力端子間に、直列又は並列に接続されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の信号伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対の入力端子に入力された信号を、その入力端子と電気的に絶縁されている一対の出力端子に伝達する装置に関する。特に、信号を伝達する際に外部から受けるノイズ磁界の影響を低減する信号伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一対の入力端子に入力された信号を、その入力端子と電気的に絶縁されている一対の出力端子に伝達する装置が知られている。そのような装置のひとつに、電気的に絶縁されているが磁気的に結合しているコイルと磁気センサによって信号を伝達する装置がある。
その代表的なものがトランスである。トランスは、一対の入力端子に接続されている入力側コイルと、一対の出力端子に接続されている出力側コイルを有する。入力側コイルと出力側コイルは、電気的には絶縁されているが磁気的に結合している。トランスの電磁誘導作用によって、一対の入力端子から入力側コイルへ入力された信号を電気的に絶縁された状態で一対の出力端子へ伝達することができる。
トランスには、入力された信号を伝達する際に異なる電圧値に変換して出力するものもあれば、例えばパルストランスのように、入力された信号と同じ大きさの信号を出力するものもある。
一対の入力端子に入力された信号を、その入力端子と電気的に絶縁されている一対の出力端子に伝達する装置は、トランスの出力側コイルの代わりに例えばホール素子や磁気抵抗素子等の、作用する磁界に応じた信号を出力する素子を用いても実現できる。
本明細書では、トランスに代表されるように、磁界を介することによって、電気的には絶縁されていながら信号を伝達するものを信号伝達部と称する。また、トランスの出力側コイル及び、出力側コイルの代わりに利用することのできるホール素子や磁気抵抗素子等の、作用する磁界に応じた信号を出力するものを総称して磁気センサと称する。磁気センサの出力する信号を検出信号と称する。
【０００３】
トランスなどの信号伝達部単体でも、一対の入力端子に入力された信号を、その入力端子と絶縁された一対の出力端子に伝達することはできる。しかし磁界を介して信号を伝達する場合、磁気センサは、入力側コイルが発生する磁界の他に、他の機器や回路が発生する磁界や地磁気による磁界も検知してしまう。他の機器等が発生する磁界に起因して磁気センサが出力する検出信号の成分は、入力側コイルが発生する磁界に起因して磁気センサが出力する検出信号の成分、即ち、本来伝達すべき信号成分に対してノイズ信号となる。電気的には絶縁されていながら磁気的に結合しているコイルと磁気センサを利用して信号を伝達する信号伝達装置では、外部の機器等が発生する磁界によるノイズ信号を低減することが重要である。
本明細書では以下、ノイズ信号の発生源となる他の機器等から発生する磁界をノイズ磁界と称する。入力側コイルが発生する磁界によって磁気センサが出力する検出信号成分、即ち、本来伝達すべき信号成分を伝達信号成分と称する。
【０００４】
特許文献１には、磁界を介して信号を伝達する信号伝達装置について、トランスの出力側コイルの出力信号に含まれるノイズ信号成分を除去する技術が開示されている。特許文献１では、トランスの出力側コイルの近傍にダミーコイルを配置する。トランスの出力側コイルから出力される検出信号には、伝達信号成分とノイズ信号成分が含まれる。一方、ダミーコイルはノイズ磁界によって発生するノイズ信号のみを検出する。トランスの出力側コイルが出力する検出信号とダミーコイルが検出するノイズ信号の差を求めることによって、トランスの出力側コイルの出力する信号からノイズ信号を除去する。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−５１０２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の技術では、ダミーコイルを設けることによって、ノイズ磁界が発生するノイズ信号を検出する。信号伝達部であるトランスの出力側コイルが出力する検出信号とダミーコイルの出力するノイズ信号の差を求めることによって、伝達信号成分のみを出力するものである。
しかし、信号伝達装置が例えばＩＧＢＴモジュールなど、強力なノイズ磁界の発生する環境化に置かれると、出力側コイルの検出信号に含まれる伝達信号成分とノイズ信号成分と比であるＳ／Ｎ比が小さくなる。Ｓ／Ｎ比が小さくなると、ダミーコイルが検出するノイズ信号と信号伝達部が出力する検出信号に含まれるノイズ信号成分の僅かな差異も伝達信号成分に与える影響が大きくなる。即ち、信号伝達装置に入力された入力信号を正確に伝達することができなくなる。
一対の入力端子に入力された信号を、その入力端子と電気的に絶縁されている一対の出力端子に磁界を介して伝達する際に、外部の機器等が発生するノイズ磁界の影響をできるだけ低減する技術が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明では、一対のコイルと、夫々のコイルと磁気的に結合している一対の磁気センサを利用する。一対のコイルを、伝達すべき入力信号が夫々のコイルに通電されると、互いに逆向きの磁界を発生する関係に配置する。
ノイズ磁界は一対の磁気センサに対してほぼ一様に作用する。従って、一方のコイルが発生する磁界の向きとノイズ磁界の向きが同一方向となる場合には、他方のコイルが発生する磁界の向きとノイズ磁界の向きは逆向きとなる。そうすると、一方の磁気センサが出力する検出信号に含まれる伝達信号の極性とノイズ信号の極性の関係は、他方の磁気センサが出力する検出信号に含まれる伝達信号の極性とノイズ信号の極性の関係と正反対となる。
例えば、一方の磁気センサが出力する検出信号が５Ｖの伝達信号成分に１Ｖのノイズ信号成分が加算されて６Ｖであるときには、他方の磁気センサが出力する検出信号は、５Ｖの伝達信号成分に−１Ｖのノイズ信号成分が加算されて４Ｖとなる。従って、夫々の磁気センサが出力する検出信号の和を求めると、１０Ｖの出力信号が得られる。この１０Ｖの出力信号は、夫々の磁気センサの検出信号に含まれるノイズ信号成分が相殺され、かつ、夫々の磁気センサの検出信号に含まれる伝達信号成分が倍化されていることを意味する。
一対の磁気センサの検出信号の和を求めると、ノイズ信号成分が相殺され、かつ伝達信号成分が倍化された信号を得ることができる。ノイズ信号成分が相殺され、かつ、入力信号に対応する伝達信号成分が倍化した信号を取り出すことによって、信号伝達装置が出力する信号は、入力信号に対応する伝達信号成分とノイズ信号成分とのＳ／Ｎ比を高めた信号となる。ノイズ磁界の影響を低減した信号伝達装置を実現できる。
磁気センサの配置或いは接続の仕方によっては、一対の磁気センサが出力する検出信号に含まれる伝達信号成分が互いに反対極性となり、ノイズ信号成分が同一極性となるようにすることができる。その場合には、一対の磁気センサが出力する検出信号の差を求めることによっても同様の効果を得ることができる。
ここで、「同一極性」とは、例えば、一方の磁気センサの検出信号が正方向に増加する場合、他方の磁気センサの検出信号も同じ正方向に増加することをいう。別言すれば、「同一極性」とは、各々の磁気センサの検出信号のタイムチャートにおける正負の変化が同一方向に変化することをいう。逆に「反対極性」とは、例えば、一方の磁気センサの検出信号が正方向に増加する場合、他方の磁気センサの検出信号は逆に負方向に増加することをいう。別言すれば、「反対極性」とは、一方の磁気センサの検出信号のタイムチャートが、他方の磁気センサの検出信号のタイムチャートにおける正負の変化が互いに反対方向に変化することをいう。
【０００８】
本発明は、一対の入力端子から、その入力端子と電気的に絶縁されている一対の出力端子に信号を伝達する装置に具現化できる。この装置は、一対の入力端子の間に挿入されており、一対の入力端子間に通電されると互いに逆向きの磁界を発生する一対のコイルと、各々のコイルと磁気的に結合しており、作用する磁界に応じた検出信号を出力する一対の磁気センサと、一対の磁気センサが出力する検出信号を入力して一対の出力端子に出力信号を出力する信号出力部を備える。
信号出力部は、前記一対の磁気センサに同一方向の磁界が作用したときに、その同一方向の磁界によって各々の磁気センサが出力する検出信号を相殺する回路である。
一対のコイルに、一対の入力端子間に通電されると互いに逆向きの磁界を発生させるには、例えば、同一性能の一対のコイルを一対の入力端子間に直列あるいは並列に接続する。そして一対のコイルの軸線方向を平行に維持したまま、一対のコイルを互いに逆向きに配置すればよい。別言すれば、一対のコイルの軸線方向が平行となり、かつ一対のコイルを逆直列又は逆並列に配置すればよい。
あるいは、巻き線の巻回方向が互いに逆方向である一対のコイルを用いても実現できる。その場合には、一対のコイルの軸線方向を平行に維持して配置し、その一対のコイルを順直列あるいは順並列に接続すればよい。ここで「順直列」とは、一方の磁気センサの出力端と、他方のコイルの出力端とは反対の端を接続して直列接続することを意味する。「逆並列」とは一方の磁気センサの出力端と、他方のコイルの出力端とは反対の端を接続して並列接続することを意味する。このように、順直列や順並列あるいは逆直列や逆並列との用語は、磁気センサが有する２つの端子の正負の定義に依存するものである。従ってここでは端に「並列」との用語を、順並列と逆並列を含む意味で用いる。「直列」との用語も同様に、順直列と逆直列を含む意味で用いる。
【０００９】
上記構成によれば、一対の入力端子の間に挿入されている一対コイルが、その入力端子間に通電されると互いに逆向きの磁界を発生する。各々のコイルと磁気的に結合した一対の磁気センサは、各々のコイルが発生する磁界に応じた検出信号を出力する。
一方、ノイズ磁界はほぼ一様に一対の磁気センサに作用する。各々の磁気センサは、ノイズ磁界に応じた検出信号も出力する。各々の磁気センサが出力する検出信号には、伝達信号成分とノイズ信号成分が含まれる。
一対のコイルは、その入力端子間に通電されると互いに逆向きの磁界を発生する。従って、一方のコイルが発生する磁界の向きとノイズ磁界の向きの関係は、他方のコイルが発生する磁界の向きとノイズ磁界の向きの関係と反対となる。一方の磁気センサの検出信号に含まれる伝達信号成分の極性とノイズ信号成分の極性の関係は、他方の磁気センサが出力する検出信号に含まれる伝達信号成分の極性とノイズ信号成分の極性の関係と反対となる。
信号出力部は、一対の磁気センサに同一方向の磁界が作用したときに、その同一方向の磁界によって各々の磁気センサが出力する検出信号を相殺する。このことは逆にいえば、各々の磁気センサに互いに逆向きの磁界が作用したときには、その互いに逆向きに作用する磁界によって各々の磁気センサが出力する検出信号は加算されることを意味する。
ノイズ磁界は一対の磁気センサに対してほぼ同一方向に作用する。一方、一対のコイルは、夫々のコイルに磁気的に結合している磁気センサに対して互いに逆向きの磁界を作用させる。従って信号出力部は、夫々の磁気センサの検出信号から、一対の磁気センサに同一方向に作用するノイズ磁界に起因するノイズ信号成分を相殺すると同時に、一対の磁気センサに逆向きに作用する入力信号に起因する伝達信号成分を倍化した信号を出力する。
以上の構成によって、信号出力部が出力する信号は、ノイズ信号成分を相殺するとともに、ノイズ信号成分の振幅に対して伝達信号成分の振幅を倍化させた信号となる。即ち、信号出力部が出力する信号はＳ／Ｎ比の高い信号となる。一対の入力端子に入力された信号を、その入力端子と電気的に絶縁されている一対の出力端子に磁界を介して伝達する際に、外部の機器等が発生するノイズ磁界の影響を半減させる信号伝達装置を実現することができる。
なお、一対の磁気センサが出力する検出信号を半減させてから信号出力部に入力する、或いは各々の磁気センサが出力する検出信号を半減させることによって、入力信号と同等の振幅を有しながらノイズ信号の比率を低下させた信号、即ちＳ／Ｎ比の高い信号を得ることができる。
また、前記一対の磁気センサに同一方向の磁界が作用したときに、その同一方向の磁界によって各々の磁気センサが出力する検出信号を相殺する回路である信号出力部は、以下に述べるように様々な回路構成で実現することができる。
【００１０】
各々の磁気センサが出力する検出信号に含まれるノイズ信号成分を相殺するとともに、ノイズ信号成分の振幅に対して伝達信号成分の振幅を倍化させた信号を出力するには、信号伝達装置を例えば以下の構成とすればよい。
即ち、一対の磁気センサを、同一方向の磁界が作用したときに、その同一方向の磁界によって各々の磁気センサが出力する検出信号が同一極性となる関係に配置する。信号出力部を、各々の磁気センサが出力する検出信号の差を出力する構成とする。
【００１１】
一対のコイルは、各々磁気的に結合している磁気センサに対して互いに逆向きとなる磁界を発生させる。一対の磁気センサを上記関係に配置すると、各々の磁気センサの検出信号に含まれる伝達信号成分は反対極性となる。
一対の磁気センサを上記関係に配置すると、各々の磁気センサが出力する検出信号には、同一極性のノイズ信号成分と、反対極性の伝達信号成分が含まれることになる。信号出力部によって、各々の磁気センサの検出信号の差を求めると、ノイズ信号成分を相殺するとともに、ノイズ信号成分の振幅に対して伝達信号成分の振幅を倍化させた信号を出力することができる。
【００１２】
各々の磁気センサが出力する検出信号に含まれるノイズ信号成分を相殺するとともに、ノイズ信号成分の振幅に対して伝達信号成分の振幅を倍化させた信号を出力するには、信号伝達装置を例えば以下の構成としてもよい。
即ち、一対の磁気センサを、同一方向の磁界が作用したときに、その同一方向の磁界によって各々の磁気センサが出力する検出信号が反対極性となる関係に配置する。そして信号出力部は、各々の磁気センサが出力する検出信号の和を出力する構成とする。
【００１３】
一対の磁気センサを上記関係に配置すると、各々の磁気センサが出力する検出信号には、反対極性のノイズ信号成分と、同一極性の伝達信号成分が含まれることになる。信号出力部によって、各々の磁気センサの検出信号の和を求めると、ノイズ信号成分を相殺するとともに、ノイズ信号成分の振幅に対して伝達信号成分の振幅を倍化させた信号を出力することができる。
【００１４】
信号出力部が各々の磁気センサが出力する検出信号の差を出力する構成の場合には、差動アンプによって、各々の磁気センサの検出信号の差を求めるように構成することができる。差動アンプを用いることによって、ノイズ磁界の影響の他に外部から加わる電界の影響も除去することができる。
【００１５】
一対の磁気センサが、同一方向の磁界が作用したときに、その同一方向の磁界によって各々の磁気センサが出力する検出信号が反対極性となる関係に配置されている場合には、信号伝達装置を次のように構成してもよい。
即ち、一対の磁気センサは、コイルによって、作用する磁界に応じた検出信号を出力するセンサであり、信号出力部は、一対の出力端子の間に、各々の磁気センサを並列に接続する回路で構成する。
【００１６】
磁気センサとして用いるコイルを出力側コイルと称する。入力端子の間に挿入されている一対のコイルを入力側コイルと称する。電磁誘導作用によって出力側コイルが発生する誘導電流が検出信号に相当する。出力側コイルのいずれか一方の端を信号出力端と称する。
一対の出力側コイル、即ち一対の磁気センサが、同一方向の磁界が作用したときに、その同一方向の磁界によって各々の出力側コイルの信号出力端から出力される検出信号が反対極性となる関係に配置されている場合には、一対の出力側コイルの信号出力端同士を一対の出力端子の一方に接続する。一対の出力側コイルの信号出力端と反対の端部同士を一対の出力端子の他方に接続する。即ち、信号出力部を、一対の出力端子の間に、各々の出力側コイルを並列に接続する結線回路で構成する。各々の出力側コイルを単純に並列に接続することによって、各々の出力側コイルから出力される誘導電流は加算されて一方の出力端子へ出力される。
各々の出力側コイルの信号出力端から出力される誘導電流、即ち検出信号には、同一極性の伝達信号成分と、反対極性のノイズ信号成分が含まれている。各々の出力側コイルの信号出力端から出力される誘導電流を加算することで、ノイズ信号成分を除去し、ノイズ信号成分の振幅に対して倍化した振幅を有する伝達信号成分を出力することができる。
差動アンプを用いることなく、信号伝達装置を簡単な回路で実現することができる。
なお、磁気センサにコイルを用いることは、各々の入力側コイルと、各々の入力側コイルと磁気的に結合している出力側コイルによってトランスを構成することに他ならない。
【００１７】
一対の磁気センサが、同一方向の磁界が作用したときに、その同一方向の磁界によって各々の磁気センサが出力する検出信号が同一極性となる関係に配置されている場合には、信号伝達装置を次のように構成してもよい。
即ち、一対の磁気センサは、ホール素子によって、作用する磁界に応じた検出信号を出力するセンサであり、信号出力部は、一対の出力端子の間に、各々の磁気センサを並列に接続する回路で構成する。ホール素子は、作用する磁界に応じた電圧を発生する。ホール素子の磁界に応じた信号を出力する端子の一方を信号出力端と称する。
【００１８】
電磁誘導作用によってホール素子が発生する電圧が検出信号に相当する。ホール素子のいずれか一方の端を信号出力端と称する。
一対のホール素子、即ち一対の磁気センサが、同一方向の磁界が作用したときに、その同一方向の磁界によって各々のホール素子の信号出力端から出力される検出信号が同一極性となる関係に配置されている場合には、一方のホール素子の信号出力端と他方のホール素子の信号出力端とは反対の端部を接続する。一方のホール素子の信号出力端とは反対の端部と他方のホール素子の信号出力端を接続する。即ち、一対のホール素子を逆並列に接続する。一対のホール素子を逆並列に接続することによって、夫々のホール素子に発生したノイズ信号成分をキャンセルすることができる。同時に夫々のホール素子に発生した伝達信号成分を倍化した伝達信号を出力することができる。
【００１９】
信号伝達装置は、以下のように構成することもできる。
即ち、一対の磁気センサは、コイル又はホール素子によって、作用する磁界に応じた検出信号を出力するセンサで構成する。信号出力部は、一対の出力端子の間に、各々の磁気センサを直列に接続する回路で構成する。
コイルは、作用する磁界に応じた誘導電流を発生する。ホール素子は、作用する磁界に応じた電圧を発生する。コイル又はホール素子の磁界に応じた信号を出力する端子の一方を信号出力端と称する。
【００２０】
コイル又はホール素子を含む磁気センサが、同一方向の磁界が作用したときに、その同一方向の磁界によって各々の磁気センサの出力端から出力される検出信号が同一極性となる関係に配置されている場合には、信号出力部の回路を、各々の磁気センサを逆直列に接続する回路とする。一対の磁気センサを逆直列に接続することによって、磁界の作用により一方の磁気センサの両端に生じる電位差と、他方の磁気センサの両端に生じる電位差の差を得ることができる。逆直列接続という簡単な回路によって、各々の磁気センサの検出信号からノイズ信号成分を相殺し、伝達信号成分を倍化させた出力信号を得ることができる。なお、ここでは「逆直列」という表現を用いたが、前述したように、「順直列」や「逆直列」との表現は各々の磁気センサの正負の定義に依存するものである。従って磁気センサの正負の定義が異なれば、上記で用いた「逆直列」との表現は「順直列」の方が適切となり得るものである。その意味で請求項では順直列と逆直列を含む意味で単に「直列」との表現を用いている。
【００２１】
コイル又はホール素子を含む磁気センサが、同一方向の磁界が作用したときに、その同一方向の磁界によって各々の磁気センサの出力端から出力される検出信号が反対極性となる関係に配置されている場合には、信号出力部の回路を、各々の磁気センサを順直列に接続する回路とする。ここで「順直列」とは、一方の磁気センサの入力端と、他方のコイルの出力端を接続することを意味する。一対の磁気センサを順直列に接続することによって、磁界の作用により一方の磁気センサの両端に生じる電位差と、他方の磁気センサの両端に生じる電位差の和を得ることができる。順直列接続という簡単な回路によって、各々の磁気センサの検出信号からノイズ信号成分を相殺し、伝達信号成分を倍化させた出力信号を得ることができる。
【００２２】
差動アンプを利用して一対の磁気センサの検出信号の差を求める場合には、一対の磁気センサを、コイル、ホール素子又は磁気抵抗素子のいずれかによって、作用する磁界に応じた検出信号を出力するセンサで構成することもできる。
磁気抵抗素子は、作用する磁界に応じて抵抗値が変化する素子である。
【００２３】
上記の構成によっても、ノイズ信号成分を除去した信号伝達装置を実現することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、一対の入力端子から、その入力端子と電気的に絶縁されている一対の出力端子に信号を伝達する装置について、他の機器や回路が発生する磁界や地磁気による磁界を原因とするノイズ信号を効果的に除去する信号伝達装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に実施例の主要な特徴を列記する。
（第１形態）少なくとも一対のコイルと、一対の磁気センサを含む周囲を囲む導体部材を設けることも好ましい。導体部材を設けることによって、一対のコイルと一対の磁気センサに作用するノイズ磁界の影響を低減することができる。
（第２形態）少なくとも一対のコイルと、各々のコイルと磁気的に結合しているコイルを、エッチング加工や金属膜の蒸着処理などの半導体加工技術によって、半導体基板上に形成することも好適である。コンパクトな信号伝達装置を実現することができる。
【実施例】
【００２６】
＜実施例１＞  本発明の実施例１について図面を参照して説明する。図１は実施例１に係る信号伝達装置１００の回路図である。この信号伝達装置１００は、一対の入力端子１０ａ、１０ｂと、一対の出力端子１２ａ、１２ｂと、一対のコイル、即ち第１入力側コイル２２、第２入力側コイル４２と、一対のコイル、即ち、第１出力側コイル２４、第２出力側コイル４４と、信号出力部５０を備える。
一対の入力端子１０ａ、１０ｂには、外部の第１回路９００が接続されている。また、信号伝達装置１００の内部では、一対の入力端子１０ａ、１０ｂの間に一対の入力側コイル２２，４２が挿入されている。
一対の出力端子１２ａ、１２ｂには、外部の第２回路９１０が接続されている。
【００２７】
第１入力側コイル２２と第１出力側コイル２４で第１トランス２０を形成している。同様に、第２入力側コイル４２と第２出力側コイル４４で第２トランス４０を形成している。第１入力側コイル２２と第１出力側コイル２４は電気的に絶縁されているが磁気的に結合している。同様に、第２入力側コイル４２と第２出力側コイル４４は電気的に絶縁されているが磁気的に結合している。「磁気的に結合している」とは、入力側コイルの発生する磁界に応じて出力側コイルが誘導電流を発生する、という意味である。
信号伝達装置１００は、第１入力側コイル２２と第１出力側コイル２４の間で電気的に絶縁されている。同様に第２入力側コイル４２と第２出力側コイル４４の間で電気的に絶縁されている。そのことを示すために、図１に破線Ｌを描いてある。信号伝達装置１００は、破線Ｌで電気的に絶縁されている。破線Ｌより図面左側を入力側と称し、破線Ｌより図面右側出力側と称する。
【００２８】
この信号伝達装置１００は、第１回路９００が出力する電気信号を第２回路９１０へ電気的に絶縁された状態で伝達する装置である。第１回路９００のグランドを符号９０２で示してあり、第２回路９１０のグランドを符号９１２で示してある。第１回路９００と第２回路９１０が電気的に接続されていないことを示すために、第１回路９００のグランド９０２と第２回路９１０のグランド９１２を異なる図形で示している。
【００２９】
まず、信号伝達装置１００の回路概要を説明する。
第１回路９００から信号伝達装置１００の入力端子１０ａ、１０ｂに印加された入力信号は、第１トランス２０及び第２トランス４０を介して信号伝達装置１００内の入力側から出力側へ伝達される。第１トランス２０及び第２トランス４０は、電磁誘導効果を利用して入力信号を入力側から出力側へ伝達する。そして信号伝達装置１００の出力側へ伝達された入力信号は、出力端子１２ａ、１２ｂから第２回路９１０へ出力される。即ち、信号伝達装置１００は、第１回路９００と第２回路９１０の電気的絶縁状態を維持しながら第１回路９００から第２回路９１０へ信号を伝達することができる。
信号伝達装置１００は、第１トランス２０と第２トランス４０が電磁誘導効果を利用して信号を伝達する際に、外部から受ける磁界（ノイズ磁界と称する）の影響を除去して信号を伝達することができる。ノイズ磁界の影響を除去する機能については後述する。
【００３０】
次に信号伝達装置１００の構成部品について説明する。
一対の第１トランス２０及び第２トランス４０は同じ構造、同じ性能を有している。
第１入力側コイル２２の一方の端を第１入力側コイル入力端２２ａと称し、他方の端を第１入力側コイル出力端２２ｂと称する。第１出力側コイル２４の一方の端を第１出力側コイル入力端２４ａと称し、他方の端を第１出力側コイル出力端２４ｂと称する。
同様に、第２入力側コイル４２の一方の端を第２入力側コイル入力端４２ａと称し、他方の端を第２入力側コイル出力端４２ｂと称する。第２出力側コイル４４の一方の端を第２出力側コイル入力端４４ａと称し、他方の端を第２出力側コイル出力端４４ｂと称する。夫々のコイルの入力端と出力端との呼称は、夫々のコイルの方向性を示すために付したものである。即ち、夫々のトランスは、入力側コイルの入力端から出力端へ向う方向に増加する電流が流れると、出力側コイルの入力端から出力端へ向かう方向に増加する誘導電流が流れるように構成されている。
以下では、簡単化のため、第１入力側コイル入力端２２ａを単に入力端２２ａと簡略化して記載することがある。同様に、第１入力側コイル出力端２２ｂを単に出力端２２ｂと簡略化して記載することがある。第１出力側コイル２４、第２入力側コイル４２、第２出力側コイル４４の入力端や出力端についても同様に簡略化して記載することがある。
【００３１】
第１入力側コイル２２と第２入力側コイル４２は、信号伝達装置１００の一対の入力端子１０ａ、１０ｂに入力信号が印加されたときに、空間的に互いに逆向きの磁界を発生させるように配置および接続されている。具体的には次の通りである。
第１入力側コイル２２と第２入力側コイル４２は、空間的に同じ向きに配置されている。空間的に同じ向きとは、第１入力側コイル２２の軸線方向と第２入力側コイル４２の軸線方向が並行となるように配置する。コイルの軸線方向とは、コイルの巻線の中心を通り、コイルの断面と直交する方向を意味する。このとき、夫々のコイルの入力端と出力端の位置関係も同じとなるように配置する。図１は回路図ではあるが、図１が空間的な配置関係を示していると仮定すると、第１入力側コイル２２の入力端２２ａが出力端２２ｂより図面上方に位置するときに、第２入力側コイル４２の入力端４２ａも同様に出力端４２ｂより図面上方に位置させる。
【００３２】
第１入力側コイル２２と第２入力側コイル４２を上記の配置とした上で、第１入力側コイル２２と第２入力側コイル４２を、信号伝達装置１００の一対の入力端子１０ａ、１０ｂに対して逆並列に接続する。逆並列とは、コイルの入力端から出力端へ向う方向を正の向きと定義したときに、一対のコイル２２と２４ｂの正負の向きを逆転させて並列に接続することを意味する。具体的には第１入力側コイル２２の入力端２２ａと第２入力側コイル４２の出力端４２ｂを共に信号伝達装置１００の一方の入力端子１０ａに接続する。第１入力側コイル２２の出力端２２ｂと第２入力側コイル４２の入力端４２ａを共に信号伝達装置１００の他方の入力端子１０ｂに接続する。
【００３３】
以上の配置および接続によって、第１入力側コイル２２と第２入力側コイル４２は、一対の入力端子１０ａ、１０ｂに入力信号が印加されると空間的に互いに逆向きの磁界を発生する。図１に示すように、入力信号が矢印１０２の向きに増加する電流とすると、第１入力側コイル２２には矢印１０４の向きに増加する電流が流れると共に、第２入力側コイル４２には逆向きの矢印１１４の向きに増加する電流が流れる。第１入力側コイル２２では、矢印１０４の向きに増加する電流によって、矢印１０６の向きに増加する磁界を発生する。同時に、第２入力側コイル４２では、矢印１１４の向きに増加する電流によって、矢印１１６の向きに増加する磁界を発生する。矢印１０６と矢印１１６の向きは互いに逆向きである。即ち、入力信号によって、第１入力側コイル２２が発生する磁界と第２入力側コイル４２が発生する磁界は互いに逆向きとなる。
なお、以下では、入力信号の向きを示す矢印１０２を入力信号１０２と称することがある。同様に、磁界の向きを示す矢印１０６を磁界１０６と称することがある。その他の矢印についても同様である。
【００３４】
次に夫々のトランス２０、４０の出力側コイルについて説明する。なお、本明細書では、第１トランス２０の第１出力側コイル２４が出力する誘導電流及び、第２トランス４０の第２出力側コイル４４が出力する誘導電流を検出信号と称する。
第１出力側コイル２４と第２出力側コイル４４も、第１入力側コイル２２と第２入力側コイル４２の空間的な位置関係と同様の位置関係に配置されている。即ち、第１出力側コイル２４の軸線方向と第２出力側コイル４４の軸線方向が並行となるように配置されている。このとき、夫々のコイルの入力端と出力端の位置関係も同じになるように配置されている。図１は回路図ではあるが、図１が空間的な配置関係を示していると仮定すると、第１出力側コイル２４の入力端２４ａが出力端２４ｂより図面下方に位置するときに、第２出力側コイル４４の入力端４４ａも同様に出力端４４ｂより図面下方に位置させる。
【００３５】
第１トランス２０の第１入力側コイル２２と第１出力側コイル２４の巻き線数の比は１：１である。即ち、第１トランス２０は、第１入力側コイル２２に印加された入力信号の振幅を変えることなく第１出力側コイル２４に伝達することができる。第２トランス４０の第２入力側コイル４２と第２出力側コイル４４の巻き線数の比も１：１である。第２トランス４０も、第２入力側コイル４２に印加された入力信号の振幅を変えることなく第２出力側コイル４４に伝達することができる。なお、本実施例では、第１トランス２０の内部抵抗や、磁界を介して電気信号を伝達する際の電気ロスや、信号が伝達される際の第１出力側コイル２４に印加される入力信号と第１出力側コイル２４から出力される検出信号の位相のずれは無視して説明する。
前述したように、例えば図１に矢印１０４で示すように、第１入力側コイル２２の入力端２２ａから出力端２２ｂへ向う方向に増加する入力信号が流れると、矢印１１０で示すように第１出力側コイル２４の入力端２４ａから出力端２４ｂへ向う方向に増加する誘導電流、即ち検出信号が発生する。また逆に、例えば図１に矢印１１４で示すように、第２入力側コイル４２の出力端４２ｂから入力端４２ａへ向う方向に増加する入力信号が流れると、矢印１２０で示すように第２出力側コイル４４の出力端４４ｂから入力端４４ａへ向う方向に増加する誘導電流、即ち検出信号が発生する。
【００３６】
信号出力部５０は、第１出力側コイル２４の入力端２４ａ、出力端２４ｂ及び第２出力側コイル４４の入力端４４ａ、出力端４４ｂと接続されている。また、信号出力部５０は、信号伝達装置１００の一対の出力端子１２ａ、１２ｂと接続されている。信号出力部５０は、差動アンプ５４を含む差動回路５２を有している。
信号出力部５０内では、第１出力側コイル２４の入力端２４ａと、第２出力側コイル４４の入力端４４ａが接続されており、その先で信号伝達装置１００の出力端子１２ｂに接続されている。
第１出力側コイル２４の出力端２４ｂは、信号出力部５０が有する差動アンプ５４の非反転入力端５４ａに接続されている。第２出力側コイル４４の出力端４４ｂは、信号出力部５０が有する差動アンプ５４の反転入力端５４ｂに接続されている。差動アンプ５４の出力端５４ｃは、信号伝達装置１００の一方の出力端子１２ａに接続されている。即ち、信号伝達部５０は、一対の出力側コイル２４、４４を一方の出力端子１２ｂと差動アンプ５４の間で並列に接続しており、差動アンプ５４の出力端を他方の出力端子１２ａに接続している。
信号伝達装置１００の信号出力部５０は、第１出力側コイル２４と第２出力側コイル４４に流れる誘導電流が入力され、一対の出力端子１２ａ、１２ｂへ出力信号を出力する回路である。
信号伝達装置１００の一対の出力端子１２ａと１２ｂには、外部の第２回路９１０が接続されている。一方の出力端子１２ｂは、外部の第２回路９１０のグランド９１２に接続されている。出力端子１２ｂは、信号伝達部５０内で、第１出力側コイル２４の入力端２４ａと第２出力側コイル４４の入力端４４ａと接続されている。従って、第１出力側コイル２４の入力端２４ａと第２出力側コイル４４の入力端４４ａは、外部の第２回路９１０のグランド９１２と接続されることになる。
【００３７】
差動回路５２の詳細について図２を参照して説明する。第１出力側コイル２４の出力端２４ｂと差動アンプ５４の非反転入力端５４ａは、抵抗５６ａを介して接続されている。第２出力側コイル４４の出力端４４ｂと差動アンプ５４の反転入力端５４ｂは、抵抗５６ｂを介して接続されている。抵抗５６ａと差動アンプ５４の非反転入力端５４ａの間と第２回路９１０のグランド９１２が抵抗５８ａを介して接続されている。抵抗５６ｂと差動アンプ５４の反転入力端５４ｂの間と、差動アンプ５４の出力端５４ｃが抵抗５８ｂを介して接続されている。抵抗５６ａと５６ｂは同じ抵抗値を有している。また、抵抗５８ａと５８ｂは同じ抵抗値を有している。抵抗５６ａ、５６ｂ、５８ａ、５８ｂは、差動アンプ５４を安定して動作させるために設けられている。
【００３８】
次に、外部の第１回路９００から入力される入力信号を外部の第２回路９１０に伝達する際に、外部の機器等が発生するノイズ磁界の影響を除去する機能について説明する。
第１入力側コイル２２と第２入力側コイル４２は、入力信号が印加されると、空間的に互いに逆向きの磁界を発生する。今、入力信号は矢印１０２の向きに増加する電流であるとする。このとき、第１入力側コイル２２には、矢印１０４で示す向き、即ち入力端２２ａから出力端２２ｂの向きに増加する電流が流れる。この電流により第１入力側コイル２２は矢印１０６で示す向きに増加する磁界を発生する。第１入力側コイル２２と磁気的に結合している第１出力側コイル２４は、第１入力側コイル２２が発生する磁界を打ち消すように矢印１０８の向きに増加する磁界を発生させる誘導電流を発生する。この誘導電流、即ち検出信号は、矢印１１０で示すように第１出力側コイル２４の入力端２４ａから出力端２４ｂの向きに増加する信号となる。
一方、第２入力側コイル４２には、矢印１１４で示す向き、即ち出力端４２ｂから入力端４２ａの向きに増加する電流が流れる。この電流により第２入力側コイル４２は矢印１１６で示す向きに増加する磁界を発生する。第２入力側コイル４２と磁気的に結合している第２出力側コイル４４は、第２入力側コイル４２が発生する磁界を打ち消すように矢印１１８の向きに増加する磁界を発生させる誘導電流を発生する。この誘導電流、即ち検出信号は、矢印１２０で示すように第２出力側コイル４４の出力端４４ｂから入力端４４ａの向きに増加する信号となる。
第１出力側コイル２４の入力端２４ａと第２出力側コイル４４の入力端４４ａは共に外部の第２回路９１０のグランド９１２に接続されている。従って、第１出力側コイル２４が出力する検出信号は、その出力端２４ｂから出力される信号のグランド９１２に対する信号レベルで表すことができる。同様に、第２出力側コイル４４が出力する検出信号は、その出力端４４ｂから出力される信号のグランド９１２に対する信号レベルで表すことができる。
グランド９１２の信号レベルを基準とすると、第１出力側コイル２４に流れる検出信号の向き１１０から、第１出力側コイル２４の出力端２４ｂから出力される検出信号のレベルはグランド９１２に対して正となる。一方、第２出力側コイル４４に流れる検出信号の向き１２０から、第２出力側コイル４４の出力端４４ｂから出力される検出信号のレベルはグランド９１２に対して負となる。即ち、入力信号１０２に対して、第１出力側コイル２４の出力する検出信号と第２出力側コイル４４の出力する検出信号は互いに反対極性となる。「反対極性」とは、例えば、一方の磁気センサの検出信号が正方向に増加する場合、他方の磁気センサの検出信号は逆に負方向に増加することをいう。別言すれば、「反対極性」とは、一方の磁気センサの検出信号のタイムチャートが、他方の磁気センサの検出信号のタイムチャートにおける正負の変化が互いに反対方向に変化することをいう。
【００３９】
ここで、外部の機器等が発生するノイズ磁界の影響を考える。以下では、ノイズ磁界に起因して夫々の出力側コイルに発生する検出信号、即ち誘導電流をノイズ信号成分と称する。夫々の入力側コイルが発生する磁界に起因して入力側コイルと磁気的に結合している出力側コイルが発生する検出信号、即ち誘導電流を伝達信号成分と称する。
今、ノイズ磁界は、矢印１３０に示す向きに増加する磁界であるとする。ノイズ磁界１３０は、信号伝達装置１００に一様に作用する。ノイズ磁界１３０のうち、第１出力側コイル２４の検出信号に影響を与えるノイズ磁界成分を矢印１３２で示す。ノイズ磁界１３０のうち、第２出力側コイル４４の検出信号に影響を与えるノイズ磁界成分を矢印１３４で示す。ノイズ磁界１３０は、信号伝達装置１００にほぼ一様に作用するので、矢印１３２と矢印１３４は同じ向き、同じ大きさである。
ノイズ磁界成分が矢印１３２の方向に増加する場合、第１出力側コイル２４には、このノイズ磁界成分を打ち消す方向の磁界を発生するように検出信号が流れる。ノイズ磁界成分１３２は、第１入力側コイル２２が発生する磁界１０６と同じ向きである。従って、ノイズ磁界成分１３２に起因して第１出力側コイル２４が出力するノイズ信号成分１３６と、第１入力側コイル２２が発生する磁界１０６に起因して第１出力側コイル２４が出力する伝達信号成分１１０は同じ極性となる。
一方、ノイズ磁界成分が矢印１３４の方向に増加する場合、第２出力側コイル４４には、このノイズ磁界成分を打ち消す方向の磁界を発生するように検出信号が流れる。ノイズ磁界成分１３４は、第２入力側コイル４２が発生する磁界１１６と逆向きである。従って、ノイズ磁界成分１３４に起因して第２出力側コイル４４が出力するノイズ信号成分１３８と、第２入力側コイル４２が発生する磁界１１６に起因して第２出力側コイル４４が出力する伝達信号成分１２０は反対極性となる。
また、第１出力側コイル２４と第２出力側コイル４４は同じ向きに配置されており、第１出力側コイル２４に作用するノイズ磁界成分１３２と第２出力側コイル４４に作用するノイズ磁界成分１３４も同じ向きである。従って、第１出力側コイル２４の出力端２４ｂから出力されるノイズ信号成分１３６と、第２出力側コイル４４の出力端４４ｂから出力されるノイズ信号成分１３８は同一極性となる。「同一極性」とは、例えば、一方の磁気センサの検出信号が正方向に増加する場合、他方の磁気センサの検出信号も同じ正方向に増加することをいう。別言すれば、「同一極性」とは、各々の磁気センサの検出信号のタイムチャートにおける正負の変化が同一方向に変化することをいう。
以上の作用は、入力信号が図１の矢印１０２の向きに増加する場合、及び、第１入力側コイル２２が発生する磁界とノイズ磁界の向きが同じ場合を例とした。上記に述べた第１出力側コイル２４と第２出力側コイル４４が夫々出力する検出信号については、入力信号の向き或いはノイズ磁界の向きに関わらず次の通り表現することができる。即ち、第１出力側コイル２４と第２出力側コイル４４には、互いに反対極性の伝達信号成分が含まれる。同時に、第１出力側コイル２４と第２出力側コイル４４には、互いに同一極性のノイズ信号成分が含まれる。一対の出力側コイル２４、４４に作用するノイズ磁界１３０は同一方向である。従って上記の表現を換言すれば、一対の出力側コイル２４、４４は、同一方向の磁界が作用したときには、その同一方向の磁界によって各々の出力側コイル２４、４４が発生する検出信号が同一極性となる関係に配置されている、と表現することもできる。
【００４０】
第１出力側コイル２４の出力端２４ｂは、信号出力部５０が有する差動アンプ５４の非反転入力端５４ａに接続されている。第２出力側コイル４４の出力端４４ｂは、信号出力部５０が有する差動アンプ５４の反転入力端５４ｂに接続されている。
図３に、入力信号、第１出力側コイル２４の出力端２４ｂから出力される検出信号、第２出力側コイル４４の出力端４４ｂから出力される検出信号および差動アンプ５４の出力信号のタイムチャートの模式図を示す。図３（Ａ）は入力信号１４０の波形を示す。図３（Ｂ）は第１出力側コイル２４の出力端２４ｂから出力される検出信号１４２の波形を示す。図３（Ｃ）は第２出力側コイル４４の出力端４４ｂから出力される検出信号１４４の波形を示す。図３（Ｄ）は差動アンプ５４の出力端５４ｃから出力される出力信号１４６の波形を示す。入力信号１４０の振幅を符号１４１で示す。検出信号１４２の振幅を符号１４３で示す。検出信号１４４の振幅を符号１４５で示す。出力信号１４６の振幅を符号１４７で示す。図３（Ａ）から（Ｄ）を縦に結ぶ破線は、夫々の信号の同期している位置を示す。
図３（Ｂ）に示す第１出力側コイル２４の出力端２４ｂから出力される検出信号１４２の波形は、図３（Ａ）に示す入力信号１４０の波形と同一極性となる。検出信号１４２の振幅１４３は、入力信号１４０の振幅１４１と同じである。検出信号１４２には、ノイズ信号成分ａ、ｂが加わっている。
図３（Ｃ）に示す第２出力側コイル４４の出力端４４ｂから出力される検出信号１４４の波形は、図３（Ｂ）に示す第１入力側コイル２２の検出信号の波形１４２とは反対極性となる。検出信号１４４の振幅１４５は、入力信号１４０の振幅１４１と同じである。検出信号１４２にも、ノイズ信号成分ｃ、ｄが加わっている。
前述したように、図３（Ｂ）に示す、第１出力側コイル２４の出力端２４ｂから出力されるノイズ信号成分ａと、図３（Ｃ）に示す、第２出力側コイル４４の出力端４４ｂから出力されるノイズ信号成分ｃは同一極性となる。ノイズ信号成分ａとｃは、同じ時刻に発生したノイズ磁界に起因するノイズ信号であり、ノイズ信号ａとｃも同時刻に発生する。同様に、図３（Ｂ）に示すノイズ信号成分ｂと図３（Ｃ）に示すノイズ信号成分ｄも、同一極性であるとともに、同時刻に発生する。
一方、図３（Ａ）に示す入力信号１４０に起因して第１出力側コイル２４が出力する伝達信号成分（図３（Ｂ）に示す検出信号の波形１４２のうちノイズ信号成分ａ、ｂを除く波形）と、第２出力側コイル４４が出力する伝達信号成分（図３（Ｃ）に示す検出信号の波形１４４のうちノイズ信号成分ｃ、ｄを除く波形）は反対極性となる。
【００４１】
図１に示す差動アンプ５４では、図３（Ｂ）に示す第１出力側コイル２４の出力端２４ｂから出力される検出信号１４２と図３（Ｃ）に示す第２出力側コイル４４の出力端４４ｂから出力される検出信号１４４の差分が求められる。差分の結果が図３（Ｄ）に示す出力信号１４６の波形となる。図３（Ｄ）に示すように、検出信号１４２と検出信号１４４のうち、入力信号１４０に起因して発生する伝達信号成分は結果的に加算されて振幅１４７の信号となる。振幅１４７は、入力信号１４０の振幅１４１の倍の大きさとなる。
一方、図３（Ｂ）に示す検出信号１４２に加わったノイズ信号ａと図３（Ｃ）に示す検出信号１４４に加わったノイズ信号ｃは、同期しており、かつ、同一極性であるので、差動アンプ５４で差分をとることによって相殺される。同様に、検出信号１４２に加わったノイズ信号ｂと検出信号１４４に加わったノイズ信号ｄも、同期しており、かつ、同一極性であるので、差動アンプ５４で差分をとることによって相殺される。その結果、図３（Ｄ）に示すように、差動アンプ５４の出力信号１４６は、ノイズ成分が除去され、入力信号の振幅が倍化した信号となる。
【００４２】
以上のように本実施例の信号伝達装置１００では、外部の第１回路９００から一対の入力端子１０ａ、１０ｂに入力された入力信号は、一対のトランス２０、４０を介して外部の第２回路９１０へ電気的に絶縁された状態で伝達する。第１トランス２０は、第１入力側コイル２２と、この入力側コイルと電気的には絶縁されているが磁気的に結合している第１出力側コイル２４から形成されている。第２トランス４０は、第２入力側コイル４２と、この入力側コイルと電気的には絶縁されているが磁気的に結合している第２出力側コイル４４から形成されている。
第１出力側コイル２４と第２入力側コイル４２は、入力信号が印加されたときに夫々の入力側コイルが発生する磁界の向きが互いに逆向きとなるように配置されている。夫々のトランスでは、入力側コイルが発生する磁界によって出力側コイルから検出信号即ち誘導電流が出力される。入力側コイルが発生する磁界に起因して出力側コイルから出力される信号を伝達信号と称することにする。
信号伝達装置１００にほぼ一様なノイズ磁界が作用すると、第１入力側コイル２２が発生する磁界の向きとノイズ磁界の向きが同じ向きとなる場合には、第２入力側コイル４２が発生する磁界の向きとノイズ磁界の向きは逆向きとなる。ノイズ磁界によっても夫々の出力側コイルから検出信号が出力される。ノイズ磁界に起因して出力側コイルから出力される信号がノイズ信号である。
一対の出力側コイル２４、４４は、同一方向の磁界が作用すると、その磁界によって各々の出力側コイルの出力する検出信号が互いに同一極性となる関係に配置されている。
ノイズ磁界の存在下で入力信号が印加された場合、第１出力側コイル２４が出力する検出信号に含まれる伝達信号成分とノイズ信号成分の極性の関係は、第２出力側コイル４４が出力する検出信号に含まれる伝達信号成分とノイズ信号成分の極性の関係とは反対の関係となる。従って、一対の出力側コイル２４、４４から出力される検出信号の差分を求めると、夫々の検出信号に含まれる伝達信号成分は加算される。その一方で夫々の検出信号に含まれるノイズ信号成分は相殺される。
本実施例の信号伝達装置１００では、一対の入力側コイルと、夫々のコイルと磁気的に結合している一対の出力側コイルより入力信号を伝達し、夫々の出力側コイルが出力する検出信号の差分を出力する。一対の入力側コイルは、入力信号に起因して発生する磁界の向きが互いに逆向きとなるように配置されている。一対の出力側コイルは、入力信号に起因して発生する検出信号が互いに反対極性となる。換言すれば、一対の出力側コイルは、夫々の出力側コイルに対して空間的に逆向きの磁界が作用した場合に夫々反対極性の検出信号を出力する。また、一対の出力側コイルは、同じ方向の磁界が印加された場合には同一極性の検出信号を出力する。伝達信号成分とノイズ信号成分が加わった各々の出力側コイルの検出信号の差分を出力する。そのような構成によって、信号伝達装置１００は、入力信号を倍化する一方でノイズ信号を相殺した信号を出力することができる。信号伝達装置１００は、高いＳ／Ｎ比で入力信号を伝達することができる。
【００４３】
本実施例の信号伝達装置１００は、一対のトランスにより２系統で入力信号を伝達することに特徴がある。２系統で信号を伝達する際、一方のトランスにおける伝達信号成分とノイズ信号成分の極性の関係と、他方のトランスにおける伝達信号成分とノイズ信号成分の極性の関係が反転するように、一対のトランスを配置する。即ち一対の入力側コイルを配置する。そうすることによって、一対のトランスの出力の差分をとると、伝達信号を強め、ノイズ信号を相殺した信号を出力することができる。
【００４４】
なお、図３に示した各信号のタイムチャートの模式図では、入力信号とノイズ信号をともに矩形波で示した。入力信号は矩形波に限られず例えば正弦波でもよい。また周波数が経時的に変化するものであってもよい。ノイズ信号も矩形波に限られない。ノイズ信号は、ノイズ磁界の変化に対応したものとなるが、どのようなノイズ磁界であっても、第１出力側コイル２４の出力端２４ｂから出力される検出信号に含まれるノイズ信号成分と、第２出力側コイル４４の出力端４４ｂから出力される検出信号に含まれるノイズ信号成分は同一極性であるとともに同期している。従って第１トランス２０の第１出力側コイル２４の出力端２４ｂから出力される検出信号と、第２トランス４０の第２出力側コイル４４の出力端４４ｂから出力される検出信号の差分をとれば、ノイズ信号は相殺される。
また、上記説明した信号伝達装置１００では、図３（Ｄ）に示す出力信号１４６の振幅１４７は、図３（Ａ）に示す入力信号１４０の振幅１４１の倍の大きさとなる。例えば、図２に示す差動回路５２に配置される抵抗５６ａ、５６ｂの大きさを調整することで、差動アンプ５４に入力される前の検出信号の振幅を半分にしておけば、差動アンプ５４の出力する信号の振幅を入力信号の振幅に合わせることができる。この場合、検出信号に含まれるノイズ信号の振幅も半分となる。従って、ノイズ信号に対する差動アンプ５４の出力信号の振幅は倍化することになる。即ち、図３の説明と同様に、信号伝達装置１００が入力信号を伝達する際のＳ／Ｎ比を向上させることができる。
【００４５】
＜実施例２＞  次に、実施例２を説明する。実施例２に係る信号伝達装置１００ｂを図４に示す。信号伝達装置１００ｂは、図１に示した信号伝達装置１００と同じ第１トランス２０、第２トランス４０、信号出力部５０を備える。第１トランス２０は、図１に示した信号伝達装置１００と同じ第１入力側コイル２２と第１出力側コイル２４を有する。第２トランス４０は、図１に示した信号伝達装置１００と同じ第２入力側コイル４２と第２出力側コイル４４を有する。
破線Ｌから右側の出力側の構成も信号伝達装置１００と同じである。従って、実施例１の信号伝達装置１００と同じ部品には符号を省略しているものもある。
図１に示した信号伝達装置１００では、第１入力側コイル２２と第２入力側コイル４２が、一対の入力端子１０ａ、１０ｂに対して逆並列に接続した。これに対して信号伝達装置１００ｂでは、第１入力側コイル２２と第２入力側コイル４２を、一対の入力端子１０ａ、１０ｂに対して逆直列に接続している点が異なる。逆直列とは、例えば実施例１における入力端と出力端のように入力側コイルに方向性を定義したときに、一方の入力側コイルの出力端と、他方の入力側コイルの出力端を接続することを意味する。具体的には信号伝達装置１００ｂの一方の入力端子１０ａと第１入力側コイル２２の入力端２２ａを接続する。第１入力側コイル２２の出力端２２ｂと第２入力側コイル４２の出力端４２ｂを接続する。第２入力側コイル４２の入力端４２ａを信号伝達装置１００ｂの他方の入力端子１０ｂに接続する。そのように接続することによって、例えば外部の第１回路９００から入力される入力信号が矢印１０２に示す方向に流れた場合、第１入力側コイル２２には矢印１０４で示す方向に入力信号が流れ、第２入力側コイル４２には矢印１１４で示す方向に入力信号が流れる。第１入力側コイル２２に流れる入力信号の向き１０４は、図１に示す矢印１０４と同じであり、第２入力側コイル４２に流れる入力信号の向き１１４は、図１に示す矢印１１４と同じである。即ち、信号伝達装置の一対の入力端子に対して一対のトランスを逆直列に接続した信号伝達装置１００ｂは、図１で説明した信号伝達装置１００と同様の機能を有し、同様の効果を奏することができる。
【００４６】
＜実施例３＞  次に本発明の実施例３について説明する。図５は実施例３に係る信号伝達装置１００ｃの回路図である。本実施例の信号伝達装置１００ｃは、一対の入力端子１０ａ、１０ｂ、一対の出力端子１２ａ、１２ｂ、一対のトランス（第１トランス２０、第２トランス４０）、信号出力部５０ｂを備える。第１トランス２０は、第１入力側コイル２２と、この入力側コイル２２と電気的に絶縁されているが磁気的に結合している第１出力側コイル２４を有する。第２トランス４０は、第２入力側コイル４２と、この入力側コイル４２と電気的に絶縁されているが、磁気的に結合している第２出力側コイル４４を有する。
図５において、図１に示した信号伝達装置１００と同じ部品には同じ符号を付してある。図１に示した信号伝達装置１００と同じ部品の説明は省略する。本実施例の信号伝達装置１００ｃと図１の信号伝達装置１００との相違は、信号出力部５０ｂである。
【００４７】
信号伝達装置１００ｃの第１トランス２０（即ち第１入力側コイル２２及び第１出力側コイル２４）と第２トランス４０（即ち第２入力側コイル４２及び第２出力側コイル４４）の配置も図１に示した信号伝達装置１００と同様である。また、第１入力側コイル２２の入力端２２ａ及び出力端２２ｂと、第２入力側コイル４２の入力端４２ａ及び出力端４４ｂと、一対の入力端子１０ａ及び１０ｂの間の接続関係も図１に示した信号伝達装置１００と同様である。従って、図５に示す信号伝達装置１００ｃにおいても、外部の第１回路９００から入力される入力信号１０２に起因して第１入力側コイル２２が発生する磁界の向き１０６と第２入力側コイル４２が発生する磁界の向き１１６は空間的に互いに逆向きとなる。
【００４８】
また、図５に示す夫々の矢印の向きは図１に示す矢印の向きと同じである。具体的には、外部の第１回路９００から入力される入力信号の向き１０２、そのときに第１入力側コイル２２に流れる入力信号の向き１０４、そのときに第２入力側コイル４２に流れる入力信号の向き１１４は、図１と図５で同じ向きである。従って、第１入力側コイル２２が発生する磁界の向き１０６と第２入力側コイル４２が発生する磁界の向き１１６も図１と図５で同じである。それゆえ、入力信号に起因して発生する第１出力側コイル２４に流れる検出信号の向き１１０と第２出力側コイル４４に流れる検出信号の向き１２０も図１と図５で同じである。また、図５に示すノイズ磁界の向き１３０も、図１と同じ向きに示してある。従って、ノイズ磁界１３０のうち、第１出力側コイル２４に影響を与えるノイズ磁界成分１３２の向き及び、第２出力側コイル４４に影響を与えるノイズ磁界成分の向き１３４も図１と図５で同じに示してある。
図１と図５の矢印の向きが同じであることから、図１での説明と同様に図５に示す状況では、第１出力側コイル２４の入力端２４ａから出力端２４ｂの向きに流れる検出信号において、伝達信号成分１１０とノイズ信号成分１３６は同一極性となる。他方、第２出力側コイル４４の入力端４４ａから出力端４４ｂの向きに流れる検出信号において、伝達信号成分１２０とノイズ信号成分１３８は反対極性となる。
【００４９】
信号出力部５０ｂについて説明する。信号出力部５０ｂは、第１出力側コイル２４の入力端２４ａ及び出力端２４ｂと、第２出力側コイル４４の入力端４４ａ及び出力端４４ｂを、信号伝達装置１００ｃの出力端子１２ａ、１２ｂを接続する結線回路である。この結線回路は、一方の出力端子１２ａに、第１出力側コイル２４の出力端２４ｂと共に第２出力側コイル４４の入力端４４ａを接続している。また、他方の出力端子１２ｂに、第１出力側コイル２４の入力端２４ａと共に第２出力側コイル４４の出力端４４ｂを接続している。
即ち、図５の信号伝達装置１００ｃの信号出力部５０は、第１出力側コイル２４と第２出力側コイル４４を逆並列に接続する結線回路である。
【００５０】
一対の出力端子１２ａ、１２ｂは、外部の第２回路９１０に接続されている。一方の出力端子１２ｂは、外部の第２回路９１０のグランド９１２に接続されている。図５に示す信号伝達装置１００ｃでは、外部の第２回路９１０のグランド９１２と接続された第１出力側コイル２４の入力端子２４ａと第２出力側コイル４４の出力端子４４ｂが共にグランド電圧となる。従って、図５に示す信号伝達装置１００ｃでは、第１出力側コイル２４が出力する検出信号は、グランド電位を基準として出力端子２４ｂから出力される信号となる。一方、第２出力側コイル４４が出力する検出信号は、グランド電位を基準として入力端子４４ａから出力される信号となる。
【００５１】
図５に示すように、第１出力側コイル２４の出力端２４ｂから出力される検出信号の伝達信号成分１１０と、第２出力側コイル４４の入力端４４ａから出力される検出信号の伝達信号成分１２０は、互いに同一極性となる。
一方、第１出力側コイル２４の出力端２４ｂから出力される検出信号のノイズ信号成分１３６と、第２出力側コイル４４の入力端４４ａから出力される検出信号のノイズ信号成分１３８は、互いに反対極性となる。
上記の極性の関係は、入力信号１０２の向き、或いはノイズ磁界１３０の向きに関わらず一定である。従って換言すれば、一対の出力側コイル２４、４４は、同一方向の磁界が作用したときには、その同一方向の磁界によって各々の出力側コイル２４、４４が発生する検出信号が反対極性となる関係に配置されている、と表現することができる。
【００５２】
信号出力部５０ｂでは、第１出力側コイル２４と第２出力側コイル４４が逆並列に接続されている。従って、第１出力側コイル２４の出力端２４ｂから出力される検出信号と第２出力側コイル４４の入力端４４ａから出力される検出信号を加算した出力信号が出力端子１２ａから出力される。
【００５３】
図６に、入力信号、第１出力側コイル２４の出力端２４ｂから出力される検出信号、第２出力側コイル４４の入力端４４ａから出力される検出信号および出力端子１２ａに出力される出力信号のタイムチャートの模式図を示す。図６（Ａ）は入力信号１４０の波形を示す。図６（Ｂ）は第１出力側コイル２４の出力端２４ｂから出力される検出信号１４２の波形を示す。図６（Ｃ）は第２出力側コイル４４の入力端４４ａから出力される検出信号１４８の波形を示す。図６（Ｄ）は出力端子１２ａから出力される出力信号１５０の波形を示す。入力信号１４０の振幅を符号１４１で示す。検出信号１４２の振幅を符号１４３で示す。検出信号１４８の振幅を符号１４９で示す。出力信号１５０の振幅を符号１５１で示す。図６（Ａ）から（Ｄ）を縦に結ぶ破線は、夫々の信号の同期している位置を示す。
図６（Ｂ）に示す第１出力側コイル２４の出力端２４ｂから出力される検出信号１４２の波形は、図６（Ａ）に示す入力信号１４０の波形と同一極性となる。検出信号１４２の振幅１４３は、入力信号１４０の振幅１４１と同じである。検出信号１４２には、ノイズ信号成分ａ、ｂが加わっている。
前述したように、図６（Ｃ）に示す第２出力側コイル４４の入力端４４ａから出力される検出信号１４８の波形は、図６（Ｂ）に示す第１入力側コイル２２の検出信号の波形１４２と同一極性となる。検出信号１４８の振幅１４９は、入力信号１４０の振幅１４１と同じである。検出信号１４９にも、ノイズ信号成分ｃ、ｄが加わっている。
前述したように、図６（Ｂ）に示す、第１出力側コイル２４の出力端２４ｂから出力されるノイズ信号成分ａと、図６（Ｃ）に示す、第２出力側コイル４４の入力端４４ａから出力されるノイズ信号成分ｃは反対極性となる。ノイズ信号成分ａとｃは、同じ時刻に発生したノイズ磁界に起因するノイズ信号であり、ノイズ信号成分ａとｃも同時刻に発生する。同様に、図６（Ｂ）に示すノイズ信号成分ｂと図６（Ｃ）に示すノイズ信号成分ｄも、反対極性であるとともに、同時刻に発生する。
一方、図６（Ａ）に示す入力信号１４０に起因して第１出力側コイル２４が出力する伝達信号成分（図６（Ｂ）に示す検出信号の波形１４２のうちノイズ信号成分ａ、ｂを除く波形）と、第２出力側コイル４４が出力する伝達信号成分（図６（Ｃ）に示す検出信号の波形１４８のうちノイズ信号成分ｃ、ｄを除く波形）は同一極性となる。
【００５４】
図５に示す信号出力部５０ｂでは、図６（Ｂ）に示す第１出力側コイル２４の出力端２４ｂから出力される検出信号１４２と図６（Ｃ）に示す第２出力側コイル４４の入力端４４ａから出力される検出信号１４４の和が出力端子１２ａから出力される。その結果が図６（Ｄ）に示す出力信号１５０の波形となる。図６（Ｄ）に示すように、検出信号１４２と検出信号１４８のうち、入力信号１４０に起因して発生する伝達信号成分は加算されて振幅１５１の信号となる。振幅１５１は、入力信号１４０の振幅１４１の倍の大きさとなる。
一方、図６（Ｂ）に示す検出信号１４２に加わったノイズ信号ａと図６（Ｃ）に示す検出信号１４８に加わったノイズ信号ｃは、同期しており、かつ、反対極性である。従って、第１出力側コイル２４の検出信号と第２出力側コイル４４の検出信号の和をとることによって相殺される。同様に、検出信号１４２に加わったノイズ信号ｂと検出信号１４４に加わったノイズ信号ｄも、同期しており、かつ、反対極性であるので、夫々の出力側コイルの検出信号の和をとることによって相殺される。その結果、図６（Ｄ）に示すように、出力信号１５０は、ノイズ成分が除去され、入力信号の振幅が倍化した信号となる。
【００５５】
以上のように本実施例の信号伝達装置１００ｃでは、一対の入力側コイル２２、４２は、入力信号によって発生する磁界の向きが互いに逆向きとなる関係を満たしている。また、一対の出力側コイル２４、４４は、同一方向の磁界が作用すると、その磁界によって各々の出力側コイルの出力する検出信号が互いに反対極性となる関係を満たしている。信号出力部５０は、一対の出力側コイル２４、４４を、一対の出力端子１２ａ、１２ｂの間で逆並列に接続している。信号伝達部５０は、逆並列に接続された一対の出力側コイル２４、４４の出力する検出信号の和を一対の出力端子１２ａ、１２ｂへ出力する。以上のように構成することによって、ノイズ信号を相殺し、ノイズ信号の振幅に対する伝達信号の振幅を倍化した出力信号を得ることができる。磁界を介して信号を伝達する信号伝達装置において、外部磁界に起因するノイズ信号を低減し、Ｓ／Ｎ比を向上させた信号伝達装置を実現することができる。
【００５６】
＜実施例４＞  次に実施例４について説明する。図７は、実施例４に係る信号伝達装置１００ｄの回路図である。図７に示す信号伝達装置１００ｄは、図５に示した信号伝達装置１００ｃと信号出力部の構成が異なる。その他の部分については説明を省略する。
信号伝達装置１００ｄは、信号出力部５０ｃを備える。信号出力部５０ｃは、一対の出力端子１２ａ、１２ｂに対して第１出力側コイル２４と第２出力側コイル４４を逆直列に接続している。具体的には、一方の出力端子１２ａと第１出力側コイル２４の出力端２４ｂを接続している。第１出力側コイル２４の入力端２４ａと第２出力側コイル４４の入力端４４ａを接続している。第２出力側コイル４４の出力端４４ｂと他方の出力端子１２ｂを接続している。「逆直列」とは前述した通りである。
一対の出力端子１２ａ、１２ｂには、外部の第２回路９１０に接続されている。一方の出力端子１２ｂは、外部の第２回路９１０のグランド９１２と接続されている。
【００５７】
信号出力部５０ｃでは、第２出力側コイル４４の出力端４４ｂが、一方の出力端子１２ｂを介して外部の第２回路９１０のグランド９１２と接続されている。従って、第２出力側コイル４４が出力する検出信号は、グランド９１２の電位に対する第２出力側コイル４４の入力端４４ａの電圧で表される。
第２出力側コイル４４の入力端４４ａは、第１出力側コイル２４の入力端２４ａと接続されている。第１出力側コイル２４の出力端２４ｂは、一対の出力端子１２ａ、１２ｂのうち、グランド９１２と接続されていない方の端子１２ａと接続されている。従って、一対の出力端子１２ａ、１２ｂの間に出力される出力信号は、グランド９１２に対する第２出力側コイル４４の入力端４４ａの電位差と、第１出力側コイル２４の入力端２４ａの電位（この電位は第２出力側コイル４４の入力端４４ａの電位でもある）に対する第１出力側コイル２４の出力端２４ｂの電位差が加算されたものとなる。そうすると、第１出力側コイル２４の検出信号は、その入力端２４ａに対する出力端２４ｂの電位差で表される。図７に矢印１１０と矢印１２０で示すように、入力信号１０２に起因して第１出力側コイル２４の入力端２４ａに対する出力端２４ｂの電位差が正のとき、第２出力側コイル４４の出力端４４ｂに対する入力端４４ａの電位差も正となる。このことは換言すれば、一対の出力側コイル２４、４４に互いに逆向きの磁界（磁界１０６と磁界１１６）が作用すると、互いに逆向きの磁界によって各々の出力側コイル２４、４４が出力する検出信号の極性が同一となることを意味する。このとき、信号伝達装置１００ｄにほぼ一様に作用するノイズ磁界１３０に起因して各々の出力側コイル２４、４４が出力する検出信号は互いに反対極性となる。このことは、ノイズ磁界１３０によって第１出力側コイル２４に生じる誘導電流が矢印１３６の向きであり、第１出力側コイル２４の検出信号がその入力端２４ａの電位に対する出力端２４ｂの電位差であること、及び、ノイズ磁界１３０によって第２出力側コイル４４に生じる誘導電流が矢印１３８の向きであり、第２出力側コイル４４の検出信号がその出力端４４ｂの電位に対する入力端４４ａの電位差であること、から理解される。
即ち、信号伝達装置１００ｄは、一対の入力端子１０ａ、１０ｂに入力信号が印加されると一対の入力側コイル２２、４２が空間的に互いに逆向きの磁界を発生する。入力側コイル２２、４２と夫々磁気的に結合している出力側コイル２４、４４は、互いに逆向きの磁界が作用すると、同一極性の検出信号を出力する。このことは逆に言えば、入力側コイル２２、４２と夫々磁気的に結合している出力側コイル２４、４４は、同一方向の磁界（ノイズ磁界）が作用すると、反対極性の検出信号を出力する。
従って、各々の出力側コイル２４、４４が出力する検出信号と、各々の出力側コイル２４、４４が出力した検出信号の和である出力信号の関係は、図６に示したタイムチャートと同様となる。図７に示す信号伝達装置１００ｄも、図５に示した信号伝達装置１００ｃと同じ効果を得ることができる。
【００５８】
図５に示した信号伝達装置１００ｃは、第１出力側コイル２４と第２出力側コイル４４が逆並列に接続されており、第１出力側コイル２４が出力する検出信号の電流値と第２出力側コイル４４が出力する検出信号の電流値が加算された結果が出力信号となる。このため、信号伝達装置１００ｃは、電流値の変化が信号の変化を表す入力信号に対して有効である。
一方、図７に示す信号伝達装置１００ｄは、第１出力側コイル２４と第２出力側コイル４４が逆直列に接続されており、第１出力側コイル２４の入力端２４ａに対する出力端２４ｂの電位差と、第２出力側コイル４４の出力端４４ｂに対する入力端４４ａの電位差が加算された結果が出力信号となる。このため、信号伝達装置１００ｄは、電圧の変化が信号の変化を表す入力信号に対して有効である。
【００５９】
図５に示した信号伝達装置１００ｃあるいは図７に示した信号伝達装置１００ｄにおいて、一対のトランスの入力側コイルと出力側コイルの巻線数の比を適宜調整することによって、あるいは適所に抵抗などの素子を挿入することによって、入力信号と出力信号の振幅を同じにすることができる。その場合でも、伝達信号に対するノイズ信号の振幅は半減されるため、信号を伝達する際のＳ／Ｎ比を向上させることができる。
また、図５に示した信号伝達装置１００ｃの信号出力部５０ｂは、一対の出力側コイル２４及び４４を、一対の出力端子１２ａ、１２ｂに対して逆並列に接続する結線回路である。図７に示した信号伝達装置１００ｄの信号出力部５０ｂは、一対の出力側コイル２４及び４４を、一対の出力端子１２ａ、１２ｂに対して逆直列に接続する結線回路である。このように、信号伝達装置１００ｃや信号伝達装置１００ｄでは、信号出力部を、差動アンプなどの素子や回路を必要としない単純な結線回路で構成することができる。
一方、図１に示した信号伝達装置１００や図４に示した信号伝達装置１００ｂでは、信号出力部は差動アンプを有する。差動アンプを有することによって、外部の磁界の影響の他に外部の電界の影響を低減することができる。
【００６０】
図１の信号伝達装置１００、図４の信号伝達装置１００ｂ、図５の信号伝達装置１００ｃ及び図７の信号伝達装置１００ｄにおいて、第１入力側コイル２２と第２入力側コイル４２が一対のコイルの一例に相当する。第１出力側コイル２４と第２出力側コイル４４が、一対の磁気センサの一例に相当する。第１出力側コイル２４と第２出力側コイル４４が出力する誘導電流が、磁気センサが磁界に応じて出力する検出信号の一例に相当する。
【００６１】
次に、上記実施例で示した信号伝達装置１００、信号伝達装置１００ｂ、信号伝達装置１００ｃ又は信号伝達装置１００ｄが備える第１トランス２０及び第２トランス４０のコンパクトな構造について説明する。第１トランス２０及び第２トランス４０は、夫々単体のトランス部品を利用することができる。単体のトランス部品を用いる代わりに夫々のトランスを半導体基板上に形成することもできる。
図８を参照して半導体基板上に形成したトランスの一例について説明する。図８（Ａ）はＩＣチップ４０２を固定した半導体基板４００の模式的側面図である。図８（Ｂ）は図８（Ａ）に示すＩＣチップ４０２を固定した半導体基板４００の模式的平面図である。なお、図８（Ｂ）の模式的平面図では、最上位に位置するＩＣチップを仮想線（２点鎖線）で描いている。
半導体基板４００の上にはハンダバンプ４０４を介してＩＣチップ４０２が固定されている。
ＩＣチップ４０２の下面に形成された第１コイル４０６と、半導体基板４００の表面上で第１コイル４０６と対向する位置に形成された第２コイル４０８で第１トランス４１０が形成される。
第１コイル４０６は、ＩＣチップ下面に平面状に巻回されたリード線で形成されている。第１コイル４０６を形成するリード線の両端が第１コイル端子４０６ａ、４０６ｂである。第１コイル４０６は、第１コイル端子４０６ａ、４０６ｂを介してＩＣチップ４０２の内部と電気的に接続される。
第２コイル４０８は、半導体基板４００の表面上で第１コイル４０６と対向する位置に渦巻状に形成されている。半導体基板４００の表面上に形成される第２コイル４０８は、エッチング処理や金属膜の蒸着処理などの半導体加工技術により半導体基板４００の表面上に形成された渦巻状の導電部である。この導電部の両端が第２コイル端子４０８ａ、４０８ｂである。第２コイル４０８は、第２コイル端子４０８ａ、４０８ｂを介して他のＩＣチップあるいは回路に電気的に接続される。
第１コイル４０６と第２コイル４０８はコイルの巻回面を対向させて配置されており、一方のコイルに電流が流れると他方のコイルに誘導電流が発生する。即ち、第１コイル４０６と第２コイル４０８でひとつのトランス４１０が形成される。同様にして他方のトランス４１６が形成される。
第１トランス４１０と第２トランス４１６は、コイルの中心を通り巻回面に直交するコイル軸線の方向が平行となっている。従って、上記実施例に示したように、電流が印加されたときに、夫々のトランスの入力側コイルの発生する磁界の向きが互いに逆向きとなる関係を満たすことが可能である。また、夫々のトランスの出力側コイルは、同じ向きの磁界に対して同一極性の誘導電流を出力する検出信号を出力する関係を満たすことが可能である。あるいは、夫々のトランスの出力側コイルは、同じ向きの磁界に対して反対極性の誘導電流を出力する関係を満たすことが可能である。
【００６２】
第１トランス４１０と第２トランス４１６を囲むように導体部材４１８が配置されている。導体部材４１８を配置することによって、一対のトランス４１０と４１６に加わる外部からのノイズ磁界の影響を低減することができる。
第１トランス４１０の第１コイル４０６と第２コイル４０８の間、および第２トランス４１６の両コイルの間には、静電シールド膜４２０が配置されている。トランスの両コイルの間に静電シールド４２０を配置することによって、外部からの電界に起因するノイズ信号を低減することができる。
なお、第１コイル４０６と第２コイル４０８は、コイルとして機能すれば、例えば１ターンのコイルで形成してもよい。
【００６３】
次に図９を参照して半導体基板上に形成可能なトランスの別の例を説明する。半導体基板４３０の表面には、エッチング処理や金属膜の蒸着処理などの半導体加工技術により、細長い導電部４３６ａ〜４３６ｇと、端子４３８、４４０、４４２、４４４を形成する。
端子４３８と導体部４３６ａの一端をボンディングワイヤ４４６で接続する。導体部４３６ａの他端と導体部４３６ｃの一端をボンディングワイヤで接続する。導体部４３６ｃの他端と導体部４３６ｅの一端をボンディングワイヤで接続する。同様にして図９に示すように導体部４３６ｅと導体部４３６ｇをボンディングワイヤで接続し、導体部４３６ｇと端子４４４をボンディングワイヤで接続する。なお、図９では最左列ボンディングワイヤのみに符号４４６を示しており、他のボンディングワイヤには符号を省略している。
上記接続により、導体部４３６ａ、４３６ｃ、４３６ｅ、４３６ｇとそれらを接続するボンディングワイヤ４４６によって、端子４３８と端子４４４を両端とする第１コイルが形成される。同様にして端子４４０から導体部４３６ｂ、４３６ｄ、４３６ｆ及び端子４４２までボンディングワイヤで順次接続することによって第２コイルが形成される。この第１コイルと第２コイルでトランス４３２が形成される。第１コイルと第２コイルは軸線が同一となっている。
同様にしてトランス４３４を形成することができる。一対のトランス４３２と４３４は、その軸線方向が平行になっている。従って、上記実施例に示したように、電流が印加されたときに、夫々のトランスの入力側コイルの内側に発生する磁界の向きが互いに逆向きとなる関係を満たすことが可能である。また、夫々のトランスの出力側コイルは、同じ向きの磁界に対して同一極性の誘導電流を出力する検出信号を出力する関係を満たすことが可能である。あるいは、夫々のトランスの出力側コイルは、同じ向きの磁界に対して反対極性の誘導電流を出力する関係を満たすことが可能である。
【００６４】
次に図１０を参照して半導体基板上に形成したトランスの別の例を説明する。この例では、ＩＣパッケージ４５０の中央にＩＣチップ４５２がマウントされている。ＩＣパッケージ４５０上のＩＣチップ４５２の側方に、リードフレーム４６０ａ〜４６０ｇが形成されている。ＩＣチップ４５２上には、端子４６２、４６４、４６６、４６８が形成されている。
ＩＣチップ４５２上の端子４６２とリードフレーム４６０ａの一端をボンディングワイヤ４７０で接続する。リードフレーム４６０ａの他端とリードフレーム４６０ｃの一端をボンディングワイヤ４７０で接続する。図９と同様に、リードフレーム４６０ｃ、リードフレーム４６０ｅ、リードフレーム４６０ｇ、端子４６８を順次ボンディングワイヤで接続する。リードフレーム４６０ａ、リードフレーム４６０ｃ、リードフレーム４６０ｅ、リードフレーム４６０ｇとボンディングワイヤ４７０によって、端子４６２と端子４６８を両端とする第１コイルが形成される。同様に、リードフレーム４６０ｂ、リードフレーム４６０ｄ、リードフレーム４６０ｆとボンディングワイヤ４７０によって、端子４６４と端子４６６を両端とする第２コイルが形成される。第１コイルと第２コイルによって第１トランス４５４が形成される。同様にして第２トランス４５６が形成される。こうして一対のトランス４５４と４５６が形成される。
第１トランス４５４と第２トランス４５６はその軸線方向が平行となるように形成される。従って、上記実施例に示したように、電流が印加されたときに、夫々のトランスの入力側コイルの内側に発生する磁界の向きが互いに逆向きとなる関係を満たすことが可能である。また、夫々のトランスの出力側コイルは、同じ向きの磁界に対して同一極性の誘導電流を出力する検出信号を出力する関係を満たすことが可能である。あるいは、夫々のトランスの出力側コイルは、同じ向きの磁界に対して反対極性の誘導電流を出力する関係を満たすことが可能である。
【００６５】
図８に示した一対のトランスは、多層配線技術を用いて１個の半導体基板上に形成することができる。信号伝達装置のトランス以外の構成部品はＩＣチップの内部に内蔵すればよい。そのようにしてコンパクトな信号伝達装置を実現することができる。
一対のトランスを半導体基板上に形成することによって、一対のトランス、即ち、一対の入力側コイルと、各々のコイルと磁気的に結合している出力側コイルを近接した位置に配置することができる。そうすることによって、各々のトランスの出力側コイルに作用する磁界ノイズが、均等になる。一対の出力側コイルの検出信号に含まれるノイズ信号成分をほぼ同等の波形の信号とすることができる。一対の出力側コイルの検出信号の和、或いは差を求めることによって、一層正確にノイズ信号成分を除去することが可能となる。外部からの磁界の影響を一層確実に除去することのできる信号伝達装置を実現することができる。
【００６６】
＜実施例５＞  次に実施例５について説明する。この実施例の信号伝達装置は、磁気センサとしてトランスの出力側コイルの代わりにホール素子を利用する。ホール素子は、印加された磁界の強さに応じたホール電圧を出力することができる。
図１１に本実施例の信号伝達装置１００ｅの回路図を示す。この信号伝達装置１００ｅは、一対の入力端子１０ａ、１０ｂと、一対の出力端子１２ａ、１２ｂと一対の信号伝達部（第１信号伝達部６０及び第２信号伝達部８０）と、信号出力部５０ｄを備える。図１と同じ部品には同じ符号を付してある。図１と同じ符号を付した部品については説明を省略する。
【００６７】
第１信号伝達部６０は、第１入力側コイル２２と、第１ホール素子６２と、差動アンプ７０を備える。第１入力側コイル２２と第１ホール素子６２の間は電気的に絶縁されているが磁気的に結合している。同様に、第２信号伝達部８０は、第２入力側コイル４２と、第２ホール素子８２と、差動アンプ９０を備える。第２入力側コイル４２と第２ホール素子８２の間は電気的に絶縁されているが磁気的に結合している。ここで「磁気的に結合している」とは、入力側コイルの発生する磁界に応じたホール電圧がホール素子に発生することを意味する。
信号伝達装置１００ｅは一対の入力側コイル２２、４２と一対のホール素子６２、８２の間で電気的に絶縁されている。そのことを示すために、信号伝達部６０の第１入力側コイル２２と第１ホール素子６２の間及び、信号伝達部８０の第２入力側コイル４２と第２ホール素子８２の間を通る破線Ｌを描いてある。破線Ｌから左側を入力側と称し、破線Ｌから右側を出力側と称する。入力側の構成は図１と同じである。即ち、外部の第１回路９００から入力信号が入力されると、一対の入力側コイル２２と４２は矢印１０６と矢印１１６で示すように空間的に逆向きの磁界を発生する。入力側の構成は図１と同じであるのでその他の説明は省略する。
【００６８】
第１信号伝達部６０が有する第１ホール素子６２は、４つの端子６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄを備えている。第１ホール素子６２の端子６２ａは抵抗６４を介して所定の電圧にプルアップされている。端子６２ｂは第２回路９１０側のグランド９１２に接続されている。第１ホール素子６２は、端子６２ａと６２ｂの間に電圧を印加すると、端子６２ｃと６２ｄの間に磁界の強さに応じたホール電圧Ｅ１を発生する。磁界の大きさに応じたホール電圧を出力する端子６２ｃと６２ｄをホール電圧出力端と称する。第１ホール素子６２は、矢印１０６の向きの磁界が作用すると、端子６２ｄに対して端子６２ｃに正の電圧を発生し、矢印１０６とは逆向きの矢印１１６の向きの磁界が加わると負の電圧を発生する。
【００６９】
第１ホール素子６２の一方のホール電圧出力端６２ｃは、ゲインが１倍のバッファ６６ａと抵抗６８ａを介して差動アンプ７０の非反転入力端７０ａに接続されている。非反転入力端７０ａは、抵抗７２ａを介して第２回路９１０のグランド９１２に接続されている。
第１ホール素子６２の他方のホール電圧出力端６２ｄは、ゲインが１倍のバッファ６６ｂと抵抗６８ｂを介して差動アンプ７０の反転入力端７０ｂに接続されている。反転入力端７０ｂは、抵抗７２ｂを介して差動アンプ７０の出力端７０ｃと接続されている。差動アンプ７０の非反転入力端７０ａは、抵抗９２ａを介して外部の第２回路９１０のグランド９１２と接続されている。従って、第１ホール素子６２を有する第１信号伝達部６０の出力、即ち検出信号は、第２回路９１０のグランド９１２の電位に対する差動アンプ７０の出力端７０ｃの電位差で表される。
【００７０】
バッファ６６ａと６６ｂは同じものである。抵抗６８ａと６８ｂの抵抗値は同じ値である。抵抗７２ａと抵抗７２ｂの抵抗値も同じ値である。バッファ６６ａ、６６ｂと抵抗６８ａ、６８ｂ、７２ａ、７２ｂは、差動アンプ７０を安定に動作させるために設けられている。
差動アンプ７０の出力端７０ｃは、出力部５０が有する差動アンプ５４の非反転入力端５４ａと接続されている。
なお、バッファ６６ａ、６６ｂ、抵抗６８ａ、６８ｂ、７２ａ、７２ｂ、及び差動アンプ７０は、ホール素子６２の出力信号（出力電圧）を、第２回路９１０のグランド電位を基準とした信号にするために設けている。特に差動アンプ７０は、「一対の磁気センサ（ホール素子６２、８２）の出力信号の差を求めるための差動アンプ」ではないことに留意されたい。
【００７１】
第２信号伝達部８０の回路構成は第１信号部６０の回路構成と同じである。第２信号伝達部８０が有する第２ホール素子８２は、４つの端子８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、８２ｄを備えている。第２ホール素子８２の端子８２ａは抵抗８４を介して所定の電圧にプルアップされている。端子８２ｂは第２回路９１０側のグランド９１２に接続されている。第２ホール素子８２は、端子８２ａと８２ｂの間に電圧を印加すると、端子８２ｃと８２ｄの間に磁界の強さに応じたホール電圧Ｅ２を発生する。磁界の大きさに応じたホール電圧を出力する端子８２ｃと８２ｄをホール電圧出力端と称する。
第２ホール素子８２は、矢印１０６の向きの磁界が作用すると、端子８２ｄに対して端子８２ｃに正の電圧を発生し、矢印１０６とは逆向きの矢印１１６の向きの磁界が加わると負の電圧を発生する。即ち、第１信号伝達部６０の第１ホール素子６２と第２信号伝達部８０の第２ホール素子８２は、同じ向きの磁界に対して同一極性のホール電圧を出力する関係に配置されている。
【００７２】
第２ホール素子８２の一方のホール電圧出力端８２ｃは、ゲインが１倍のバッファ８６ａと抵抗８８ａを介して差動アンプ９０の非反転入力端９０ａに接続されている。非反転入力端９０ａは、抵抗９２ａを介して第２回路９１０のグランド９１２に接続されている。
第２ホール素子８２の他方のホール電圧出力端８２ｄは、ゲインが１倍のバッファ８６ｂと抵抗８８ｂを介して差動アンプ９０の反転入力端９０ｂに接続されている。反転入力端９０ｂは、抵抗９２ｂを介して差動アンプ９０の出力端９０ｃと接続されている。差動アンプ９０の非反転入力端９０ａは、抵抗９２ａを介して外部の第２回路９１０のグランド９１２と接続されている。従って、第２ホール素子８２を有する第２信号伝達部８０の出力、即ち検出信号は、第２回路９１０のグランド９１２の電位に対する差動アンプ９０の出力端９０ｃの電位差で表される。
【００７３】
バッファ８６ａと８６ｂは同じものである。抵抗８８ａと８８ｂの抵抗値は同じ値である。抵抗９２ａと抵抗９２ｂの抵抗値も同じ値である。バッファ８６ａ、８６ｂと抵抗８８ａ、８８ｂ、９２ａ、９２ｂは、差動アンプ９０を安定に動作させるために設けられている。
差動アンプ９０の出力端９０ｃは、信号出力部５０ｄが有する差動アンプ５４の反転入力端５４ｂと接続されている。
なお、バッファ８６ａ、８６ｂ、抵抗８８ａ、８８ｂ、９２ａ、９２ｂ、及び差動アンプ９０は、ホール素子８２の出力信号（出力電圧）を、第２回路９１０のグランド電位を基準とした信号にするために設けている。特に差動アンプ９０は、「一対の磁気センサ（ホール素子６２、８２）の出力信号の差を求めるための差動アンプ」ではないことに留意されたい。
【００７４】
信号出力部５０ｄが有する差動アンプ５４の出力端５４ｃは、信号伝達装置１００ｅの一方の出力端子１２ａに接続されている。信号伝達装置１００ｅの他方の出力端子１２ｂは、外部の第２回路９１０と接続されているとともに、第２回路９１０のグランド９１２に接続されている。信号出力部５０ｄは、図２に示した差動回路５２と同じ構成を有している。
信号伝達装置１００ｅの出力側では、第１ホール素子６２の端子６２ｂや、抵抗７２ａなどで外部の第２回路９１０のグランド９１２と接続されている。従って、信号伝達装置１００ｅの他方の出力端子１２ｂは、信号伝達装置１００ｅのグランドともなっており、グランド電位に対する差動アンプ５４の出力端５４ｃの電位差が、一対の出力端子１２ａ、１２ｂの間に出力される出力信号となる。
【００７５】
次に信号伝達装置１００ｅの動作について説明する。
前述したように、第１ホール素子６２と第２ホール素子８２は、同じ向きの磁界に対して同一極性のホール電圧を出力する関係に配置されている。一方、第１入力側コイル２２と第２入力側コイル４２は、入力信号に対して互いに逆向きの磁界を発生する関係に配置されている。入力信号に起因して、第１入力側コイル２２と磁気的に結合している第１ホール素子６２を有する第１信号伝達部６０が出力する検出信号（検出信号のうち伝達信号成分に相当する）と、第２入力側コイル４２と磁気的に結合している第２ホール素子８２を有する第２信号伝達部８０が出力する検出信号（検出信号のうち伝達信号成分に相当する）は、互いに反対極性の信号となる。
【００７６】
他方、信号伝達装置１００ｅには、ほぼ一様なノイズ磁界１３０が作用している。ノイズ磁界１３０のうち、第１ホール素子６２に影響を与えるノイズ磁界成分１３２と、第２ホール素子８２に影響を与えるノイズ磁界成分１３４は、同じ方向、同じ大きさである。ノイズ磁界１３０に起因して、第１ホール素子６２を有する第１信号伝達部６０が出力する検出信号（検出信号のうちノイズ信号成分に相当する）と、第２ホール素子８２を有する第２信号伝達部８０が出力する検出信号（検出信号のうちノイズ信号成分に相当する）は、同一極性の信号となる。
【００７７】
上記に説明した夫々の信号伝達部６０、８０の検出信号に含まれる伝達信号成分とノイズ信号成分の関係は、図１に示した信号伝達装置１００の夫々の出力側コイル２４、４４の検出信号に含まれる伝達信号成分とノイズ信号成分の関係と同じとなる。また、信号伝達装置１００ｅの信号伝達部５０ｄは、図１に示した信号伝達装置１００の信号伝達部５０が有する差動回路５２と同じ構成となっている。従って、信号伝達装置１００ｅの入力信号と、第１信号伝達部６０の検出信号と、第２信号伝達部８０の検出信号と、差動アンプ５４の出力信号の関係は、図３に示す模式的タイムチャート図と同じとなる。図１１に示す信号伝達装置１００ｅも、図１に示す信号伝達装置１００と同じ効果を奏する。
【００７８】
＜実施例６＞  次に図１２を参照して実施例６を説明する。図１２は、実施例６に係る信号伝達装置１００ｆの回路図である。図１２において、図１１に示す信号伝達装置１００ｅと同じ部品、同じ部分には同じ符号を付してある。図１１で説明した部品については説明を省略する。
信号伝達装置１００ｆでは、第１入力側コイル２２、第１出力側コイル２４、第１ホール素子６２及び第２ホール素子８２の配置関係は図１１に示す信号伝達装置１００ｅと同様である。従って、第１ホール素子６２と第２ホール素子８２は、同一方向の磁界が作用すると同一極性のホール電圧を出力する関係に配置されている。このことは逆に、第１ホール素子６２と第２ホール素子８２は、互いに逆向きの磁界が作用すると反対極性のホール電圧を出力する関係を意味する。
【００７９】
信号伝達装置１００ｆは、図１１に示した信号伝達装置１００ｅと信号出力部が異なる。
信号伝達装置１００ｆの信号出力部５０ｅは、１対の出力端子１２ａ、１２ｂの間に一対のホール素子６２、８２を逆直列に接続する結線回路である。具体的には、信号出力部５０ｅは、一方の出力端子１２ａと第１ホール素子６２の一方のホール電圧出力端６２ｄを接続する。第１ホール素子６２の他方のホール電圧出力端６２ｃと、第２ホール素子８２の一方のホール電圧出力端８２ｃを接続する。第２ホール素子８２の他方のホール電圧出力端８２ｄと他方の出力端子１２ｂを接続する。
そのように接続することによって、一対の出力端子１２ａ、１２ｂの間に出力される出力信号は、第２回路９１０のグランド電位に対する第２ホール素子８２のホール電圧出力端８２ｃの電位差Ｅ１と、第１ホール素子６２のホール電圧出力端６２ｃに対するホール電圧出力端６２ｄの電位差Ｅ２との和となる。
信号出力部５０ｅは、第１ホール素子６２と第２ホール素子８２を逆直列に接続している。従って、入力信号、一対のホール素子６２、６４の出力信号（本実施例の場合はホール電圧が出力信号に相当する）及び、一対の出力端子１２ａ、１２ｂに出力される出力信号のタイムチャートの関係は、図７に示す信号伝達装置１００ｄの各信号のタイムチャートと同様となる。即ち、図１２に示す信号伝達装置１００ｄも、図７に示す信号伝達装置１００ｄと同様の効果を奏することができる。
なお、定電流ダイオード９５は、夫々のホール素子６２、８２のホール電圧出力端６２ｃ、６２ｄ、８２ｃ、８２ｄをグランド９１２に対してハイインピーダンスにするために挿入してある。これによって、図１１に示す信号伝達装置１００ｅではホール素子６２、８２を安定して使用するために必要であった差動アンプ７０、９０を不要とすることができる。なお、図１２の回路図は模式的な図であり、一対のホール素子６２、８２を安定して動作させるための抵抗などのその他の素子は図示を省略してある。
【００８０】
＜実施例７＞  次に図１３を参照して実施例７を説明する。図１３は、実施例７に係る信号伝達装置１００ｇの回路図である。図１３において、図１１に示す信号伝達装置１００ｅと同じ部品、同じ部分には同じ符号を付してある。図１１で説明した部品については説明を省略する。
【００８１】
図１３に示す信号伝達装置１００ｇは、一対のホール素子６２、８２を一対の磁気センサに用いる。一方のホール素子６２の一方のホール電圧出力端６２ｃには、他方のホール素子８２の一方のホール電圧出力端８２ｃが対応する。一方のホール素子６２の他方のホール電圧出力端６２ｄには、他方のホール素子８２の他方のホール電圧出力端８２ｄが対応する。
一対のホール素子６２、８２は、同一方向の外部から加わる同一方向のノイズ磁界１３２、１３４に対して、ホール素子６２の一方のホール電圧出力端６２ｃに対する他方のホール電圧出力端６２ｄの電位差Ｅ１と、ホール素子８２の一方のホール電圧出力端８２ｃに対する他方のホール電圧出力端８２ｄの電位差Ｅ２が同一極性となるように配置されている。
【００８２】
この信号伝達装置１００ｇの信号出力部５０ｇでは、一対のホール素子６２、８２を逆並列に連結している。即ち、一方のホール素子６２の一方のホール電圧出力端６２ｃと、他方のホール素子８２の他方のホール電圧出力端８２ｄが接続端５１ａで接続されている。一方のホール素子６２の他方のホール電圧出力端６２ｄと、他方のホール素子８２の一方のホール電圧出力端８２ｃが接続端５１ｂで接続されている。従って、接続端５１ａに対する接続端５１ｂの電位差は、一方のホール素子６２の一方のホール電圧出力端６２ｃに対する他方のホール電圧出力端６２ｄの電位差Ｅ１と、他方のホール素子８２の一方のホール電圧出力端８２ｃに対する他方のホール電圧出力端８２ｄの電位差Ｅ２の差となる。従って、実施例６に示した信号伝達装置１００ｆと同様に、接続端５１ａと接続端５１ｂの間には、ノイズ信号が相殺され、伝達信号成分が倍化した信号が出力される。
なお、図１３に示した、バッファ９６ａ、９６ｂ、抵抗９７ａ、９７ｂ、９９ａ、９９ｂ、差動アンプ９８は、接続端５１ａと接続端５１ｂの間から安定して出力信号を取り出すための回路である。特に差動アンプ９８は、その非反転入力端９８ａに抵抗９７ａとバッファ９６ａを介して接続端５１ａが接続されているとともに、抵抗９９ａを介して第２回路９１０のグランド９１２に接続されている。差動アンプ９８の反転入力端９８ｂには、抵抗９７ｂとバッファ９６ｂを介して接続端５１ｂが接続されている。即ち、差動アンプ９８は、逆並列に接続された一対のホール素子６２、８２の両端の電位差を、グランド電位を基準とする電位に安定化させる機能を果たす。バッファ９６ａ、９６ｂ、抵抗９７ａ、９７ｂ、９９ａ、９９ｂ、及び差動アンプ９８は、逆並列に接続された一対のホール素子６２、８２の両端（接続端５１ａと５１ｂ）の間から出力される出力信号を安定化させるために設けてある。特に作動アンプ９８は、「一対の磁気センサ（ホール素子６２、８２）の出力信号の差を求めるための差動アンプ」ではないことに留意されたい。
【００８３】
図１１乃至図１３に示した信号伝達装置では、ホール素子６２、８２が磁気センサの一例に相当する。
図１１に示した信号伝達装置１００ｅでは、ホール素子６２が出力するホール電圧から差動アンプ７０を介して出力される信号が磁界に応じて出力される検出信号の一例に相当する。同様に、ホール素子８２が出力するホール電圧から差動アンプ９０を介して出力される信号が磁界に応じて出力される検出信号の一例に相当する。
図１２に示した信号伝達装置１００ｆでは、一対のホール素子６２、８２が出力するホール電圧そのものが磁界に応じて出力される検出信号の一例に相当する。
図１３に示した信号伝達装置１００ｇでは、一対のホール素子６２、８２が出力するホール電圧そのものが磁界に応じて出力される検出信号の一例に相当する。
【００８４】
図１１乃至図１３に示す信号伝達装置では、磁気センサとしてホール素子を利用した。ホール素子の代わりに、印加される磁界に応じて抵抗値が変化する磁気抵抗素子を用いてもよい。
【００８５】
図１１乃至図１３に示す信号伝達装置では、磁気センサとしてホール素子を利用した。一方、実施例１では、磁気センサにコイルを用いた。実施例１では、入力側コイルとこれと磁気的に結合している出力側コイルによってトランスが形成されている。トランスは、入力側コイルに入力される電流の変化に応じた誘導電流が出力側コイルから出力される。トランスを用いた実施例１の信号伝達装置１００は、入力信号が交流電流の場合に有効である。
一方、ホール素子や磁気抵抗素子は、加わる磁界の強さに応じて出力が変化する。ホール素子や磁気抵抗素子を磁気センサに利用する信号伝達装置は、入力信号が直流の場合にも有効である。
【００８６】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
【００８７】
夫々の信号伝達部の入力側コイルが発生する磁界の向きが互いに逆向きとなる関係を満たすには、例えば巻回方向が同じ一対のコイルをその軸線同士が平行となるように配置し、入力信号が空間的に互いに逆方向に流れるように入力端子に連結すればよい。あるいは巻回方向が互いに逆向きである一対のコイルをその軸線が平行となるように配置し、入力信号が空間的に同じ方向に流れるように入力端子に連結してもよい。いずれの場合であっても入力端子に印加された入力信号によって一対の信号伝達部の夫々のコイルが発生する磁界の向きは互いに逆向きとなる。
【００８８】
例えば、信号伝達部にトランスを用いる場合、第１回路９００から入力される入力信号を外部の第２回路へ伝達する際に、ＡＭ変調やＦＭ変調を同時に行うことも有効である。
また、信号伝達部は一対でなくとも複数の対を有しても良い。
【００８９】
なお、順直列や順並列あるいは逆直列や逆並列との表現は、磁気センサが有する２つの端子の正負の定義に依存するものである。従って実施例で使用した「逆並列」や「逆直列」との表現も、磁気センサが有する２つの端子の正負の定義に依存して変わる可能性があることに留意されたい。
【００９０】
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】実施例１の信号伝達装置の回路図である。
【図２】実施例１の差動回路の回路図である。
【図３】図３（Ａ）は、入力信号の模式的タイムチャート図である。図３（Ｂ）は、第１出力側コイルが出力する検出信号の模式的タイムチャート図である。図３（Ｃ）は、第２出力側コイルが出力する検出信号の模式的タイムチャート図である。図３（Ｄ）は、差動アンプが出力する出力信号の模式的タイムチャート図である。
【図４】実施例２の信号伝達装置の回路図である。
【図５】実施例３の信号伝達装置の回路図である。
【図６】図６（Ａ）は、実施例３における入力信号の模式的タイムチャート図である。図６（Ｂ）は、実施例３における第１出力側コイル２４が出力する検出信号の模式的タイムチャート図である。図６（Ｃ）は、実施例３における第２出力側コイル４４が出力する検出信号の模式的タイムチャート図である。図６（Ｄ）は、実施例３における信号出力部が出力する出力信号の模式的タイムチャート図である。
【図７】実施例４の信号伝達装置の回路図である。
【図８】図８（Ａ）は、半導体基板上に形成したトランスの模式的側面図である。図８（Ｂ）は図８（Ａ）に対応する平面図である。
【図９】半導体基板上に形成したトランスの他の例の模式的平面図である（１）。
【図１０】半導体基板上に形成したトランスの他の例の模式的平面図である（２）。
【図１１】実施例５の信号伝達装置の回路図である。
【図１２】実施例６の信号伝達装置の回路図である。
【図１３】実施例７の信号伝達装置の回路図である。
【符号の説明】
【００９２】
１０ａ、１０ｂ：入力端子
１２ａ、１２ｂ：出力端子
２０：第１トランス
２２：第１入力側コイル
２４：第１出力側コイル
４０：第２トランス
４２：第２入力側コイル
４４：第２出力側コイル
５０、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ：信号出力部
５４：差動アンプ
６０：第１信号伝達部
６２、８２：ホール素子
７０、９０：差動アンプ
８０：第２信号伝達部
１００、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅ、１００ｆ：信号出力装置
９００：外部の第１回路
９０２：第１回路グランド
９１０：外部の第２回路
９１２：第２回路グランド
【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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