(57)【要約】【課題】連続的な磁界の変化を、高精度なデジタル値として検出し、かつ低コストで提供できる半導体チップを提供する。【解決手段】磁気センサは、ＭＲ素子を有し、外部磁界の強度に対応して発振周期が変化するＭＲ発振器と、一定の発振周期で発振する固定発振器と、ＭＲ発振器が出力する矩形波を固定発振器の出力するリセット信号に基づいてカウントしデジタル値として出力する積分器を備えている。磁気センサのＭＲ発振器と固定発振器と積分器は一つの半導体チップに形成されている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＲ素子を有し、外部磁界の強度に対応して発振周期が変化するＭＲ発振器と、一定の発振周期で発振する固定発振器と、前記ＭＲ発振器が出力する矩形波を前記固定発振器の出力するリセット信号に基づいてカウントしデジタル値として出力する積分器を備えており、前記ＭＲ発振器と前記固定発振器と前記積分器は一つの半導体チップに形成されていることを特徴とする磁気センサ。
【請求項２】
第１のＭＲ素子を有し、外部磁界の強度に対応して発振周期が変化する第１のＭＲ発振器と、一定の発振周期で発振する固定発振器と、前記第１のＭＲ発振器が出力する矩形波を前記固定発振器の出力するリセット信号に基づいてカウントしデジタル値として出力する第１の積分器と、第２のＭＲ素子を有し、外部磁界の強度に対応して発振周期が変化する第２のＭＲ発振器と、前記第２のＭＲ発振器が出力する矩形波を前記固定発振器の出力するリセット信号に基づいてカウントしデジタル値として出力する第２の積分器と、前記第１の積分器と前記第２の積分器の出力から、前記第１のＭＲ発振器と前記第１のＭＲ発振器の位相差を検出する位相検出回路を備えており、
前記第１のＭＲ発振器と前記第２のＭＲ発振器と前記固定発振器と前記第１の積分器と前記第２の積分器と前記位相検出回路は一つの半導体チップに形成されていることを特徴とする磁気センサ。
【請求項３】
ＭＲ発振器は、単相のＣＲ発振器であることを特徴とする請求項１または２に記載の磁気センサ。
【請求項４】
ＭＲ発振器は、差動ＣＲ発振器であることを特徴とする請求項１または２に記載の磁気センサ。
【請求項５】
ＭＲ発振器は、緩和型発振器であることを特徴とする請求項１または２に記載の磁気センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、磁気センサに関し、特にＭＲ（Magneto-resistive）素子を利用する発振器を備えていて、検出した磁界強度をデジタル値として出力する磁気センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
車載センサは、物理量を検知するセンサ素子と、該センサ素子を対象とする特定用途用集積回路（Application Specific Integrated Circuit; ASIC）を中心とした部品とから構成されている。自動車の車輪の回転を検出するセンサ素子には、様々な方式が採用されている。レゾルバを用いたもの、磁気抵抗素子を用いたもの、光エンコーダを用いたものなどがある。センサ素子を制御し、出力を検知・変換するセンサＡＳＩＣは、増幅器（計装アンプなど）、帯域制限フィルタ、バッファ、発振器、Ａ／Ｄ変換器、コンパレータ等から構成されている。
【０００３】
ＡＳＩＣはエンジンの側に配置されることもあり、広い温度範囲と大きな電磁ノイズにさらされる環境下で動作することが求められている。広い温度範囲で動作し、ノイズに強く、検出感度が高いセンサＡＳＩＣに対するニーズは大きい。このようなＡＳＩＣは回路規模が大きく、チップ単価が高くなる傾向にある。
【０００４】
特許文献１には、直列に接続されたインバータと、その中の出力端子に接続され、最初のインバータの入力に接続された抵抗Ｒと、先述の出力と逆相の信号を持つインバータ出力と最初のインバータの入力に接続されたキャパシタから構成される発振器が開示されている。この発振器をＩＣ（Integrated Circuit）の発振器として用いた場合、発振周波数の調整が難しい。発振器の消費電流を低減するには、初段のインバータを構成するトランジスタのＷ（チャンネル幅）／Ｌ（チャンネル長）比を小さくするとよい。
【０００５】
抵抗ＲにＣｄＳ（硫化カドミウム）セルや磁気抵抗素子を用いてセンサとすることができる。このような構成では、磁界の変化は周波数で出力されるため、周波数をデジタル信号に変換する後続回路が必要である。発振周波数は磁気抵抗素子のオフセットや感度に著しく影響されるため、磁気センサとして用いるには、様々な補正が必要である。
【０００６】
特許文献２に開示されたＣＲ発振回路は補正機能を有している。ここでは、抵抗とスイッチを並行して接続した抵抗アレイを用いて、任意のスイッチをＯＮ／ＯＦＦすることで発振周波数を可変にしている。
【０００７】
特許文献３は、自動車の回転センサを対象にした、磁気センサの回路例を示している。回路は、センサ信号処理装置に用いられ、増幅したセンサ信号の振幅を許容範囲内にする。センサ信号は微弱であるため、２値化等の信号処理を施す前に増幅される。
【０００８】
センサ信号処理装置は、増幅器の出力値を予め定めた最大値と比較して、増幅器の出力値が予め定めた最大値より大きいと第１の信号を出力する第１のコンパレータと、増幅器の出力値を予め定めた最小値と比較して、増幅器の出力値が予め定めた最小値より小さいと第２の信号を出力する第２のコンパレータと、増幅器の基準電圧端子に接続されたコンデンサと、第１のコンパレータからの第１の信号にて動作してコンデンサを放電し増幅器での基準電圧を降下させる放電用スイッチング素子と、第２のコンパレータからの第２の信号にて動作してコンデンサを充電し増幅器での基準電圧を上昇させる充電用スイッチング素子を備えている。
【０００９】
回転角センサ３は、ギヤ２に対向配置された一対のＭＲ素子４Ａ、４Ｂを有している。ギヤ２の回転に伴ってＭＲ素子４Ａ、４Ｂの中点５の電圧が変化し、回転角センサ３から信号が出力される。回転角センサ３からの信号は増幅器８に入力される。増幅器８の出力端子はコンパレータ１１及びコンパレータ１２にそれぞれ接続され、増幅器８の出力信号はコンパレータ１１及びコンパレータ１２にて３．８Ｖ及び０．２Ｖと比較される。
【００１０】
増幅器８の出力信号が３．８Ｖあるいは０．２Ｖから外れると、ＭＯＳトランジスタ１８あるいは２１がオンしてコンデンサ２５が充電あるいは放電される。この充放電によるコンデンサ２５の電位の変化に伴いオペアンプ２７を介して増幅器８の基準電圧が変更される。この方式はギヤ２が通過することに着眼して、磁界変化を２値化しており、連続的な変化の検出には適していない。
【００１１】
特許文献４に開示される磁気センサは、磁界センサの出力信号をデジタル信号として出力する。磁気センサ素子を含む発振回路と発振回路に接続されたカウンタ回路で磁気センサを構成し、磁気センサ素子が検出した磁界変化の信号をデジタル変換することにより、磁界センサの出力信号をデジタル信号として出力している。磁気センサは、先ず磁界の変化に対する信号を、アナログ信号として出力する。アナログ信号をデジタル化するためにはＡ／Ｄコンバータが必要である。このセンサは、基板にＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）インバータＩＣや磁気抵抗素子をそれぞれ備える形を取っており、回路規模が大きくなるため、小型化には向かない。また、磁気抵抗素子と容量により時定数を設定しているため、磁気抵抗素子のばらつきに弱く、オフセット・感度の点で課題が残されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平２−２７４１１８号
【特許文献２】特開２００６−１９１２６２号公報
【特許文献３】特開平７−１６７８７６号公報
【特許文献４】特願２００１−３６７１３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
センサＡＳＩＣは、増幅器（計装アンプなど）、帯域制限フィルタ、バッファ等を介してＡ／Ｄ変換器やコンパレータに接続される。このようなＡＳＩＣは回路規模が大きく、チップ単価が高くなる傾向がある。車載センサのコスト低減に対する要求は厳しい。このため連続的な磁界の変化を、高精度なデジタル値として検出し、かつ低コストで提供できる半導体チップの開発が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明に係る磁気センサは、ＭＲ素子を有し、外部磁界の強度に対応して発振周期が変化するＭＲ発振器と、一定の発振周期で発振する固定発振器と、ＭＲ発振器が出力する矩形波を固定発振器の出力するリセット信号に基づいてカウントしデジタル値として出力する積分器を備えており、ＭＲ発振器と固定発振器と積分器は一つの半導体チップに形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
この発明に関わる磁気センサは、磁界の変化を、ＭＲ素子と検出回路を用いて、デジタル値として出力する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に関わる磁気センサの全体構成を示す図である。
【図２】本発明に関わる磁気センサの使い方を説明するための図である。
【図３】本発明に関わる磁気センサを回転センサとして使用する方法を説明するための図である。
【図４】本発明に関わる磁気センサを回転センサとして使用する別の方法を説明するための図である。
【図５】歯車が正回転する場合に磁気センサが出力する波形を説明するための図である。
【図６】歯車が逆回転する場合に磁気センサが出力する波形を説明するための図である。
【図７】歯車が正回転から逆回転に転じた場合に磁気センサが出力する波形を説明するための図である。
【図８】本発明に関わるＭＲ発振回路の構成を説明するための図である。
【図９】ＭＲ発振回路の出力特性を説明するための図である。
【図１０】本発明に関わる磁気センサの積算器の一形態を説明するための図である。
【図１１】本発明に関わる磁気センサの積算器の別形態を説明するための図である。
【図１２】本発明に関わるＭＲ発振回路の別形態を説明するための図である。
【図１３】ＭＲ発振回路の差動増幅器の一形態を説明するための図である。
【図１４】ＭＲ発振回路の差動増幅器の別形態を説明するための図である。
【図１５】本発明に関わるＭＲ発振回路の別形態を説明するための図である。
【図１６】ＭＲ発振回路の発振周波数を説明するための図である。
【図１７】ＭＲ発振回路の電圧特性を説明するための図である。
【図１８】本発明に関わる磁気センサの別形態を示す全体構成図である。
【図１９】磁気センサを回転センサとして使用する方法を説明するための図である。
【図２０】歯車が正回転する場合に磁気センサが出力する波形を説明するための図である。
【図２１】歯車が逆回転する場合に磁気センサが出力する波形を説明するための図である。
【図２２】歯車が正回転する場合に磁気センサが出力する波形を２値化した出力を説明するための図である。
【図２３】歯車が逆回転する場合に磁気センサが出力する波形を２値化した出力を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
実施の形態１．
この発明に係る磁気センサの構成を、図１に基づいて説明する。磁気センサ１は、ＭＲ発振器２と、固定発振器３と、積分器４から構成されていて、これらの各要素はＣＭＯＳ−ＩＣ（半導体チップ）１０に一体的に形成されている。ＭＲ素子５を用いたＭＲ発振器２は、ＭＲ素子５の周囲における磁気の変化に応じて発振周波数を変化させる。固定発振器３は積分器４のリセットを行うＲＳＴ信号を出力する。積分器４はＭＲ発振器２の出力信号をそのままカウントし、固定発振器３のＲＳＴ信号によりカウントをリセットする。
【００１８】
ＭＲ発振器２を構成するＭＲ素子５はシリコンチップの上層に形成されている。ＣＭＯＳ−ＩＣ１０の上層に膜状のＭＲ素子５を作成し、このＭＲ素子５をＣＭＯＳシリコンチップの内部とスルーホールを用いて接続する。磁気センサを搭載したＣＭＯＳ−ＩＣ１０の周囲に配置された磁石１１の位置が変化すると、ＭＲ素子５に磁界の変化が伝わり、ＭＲ素子５の抵抗値が変化する。
【００１９】
発振器は繰り返し信号を発生させる回路および装置の総称である。固定発振器３は発振周波数が一定であり、公知の固体振動子発振回路などを用いる。固体振動子発振回路は水晶振動子、セラミック発振子などの電圧を印加することで固有振動を起こす部品（固体振動子）を回路内に接続することにより、発振周波数を決めている。水晶振動子を用いた回路は、発振周波数の精度が非常に高いことが知られている。
【００２０】
磁気センサ１の使い方を図２から図７に基づいて説明する。図２には、ＭＲ素子５の抵抗値を変化させる方法として、磁石１１とＭＲ素子５の間の距離の変化を検出する方法（上段）と、磁石１１をＭＲ素子５に平行な方向にスライドさせる方法（下段）が描かれている。ＭＲ発振器２を構成するＭＲ素子５はＣＭＯＳ−ＩＣ１０の上層（表側）に形成されている。磁石１１はＣＭＯＳ−ＩＣ１０の表側に配置される場合（左側）と、裏側に配置される場合（右側）がある。どの場合も、磁石１１の移動に伴い、ＭＲ発振器２の発信周期が変化する。
【００２１】
磁気センサ１は回転センサを構成することも出来る。図３は本願に関わる磁気センサを回転センサとして使用する場合の第１の構成を示している。回転センサ２３は、ＣＭＯＳ−ＩＣ１０の他に、車輪などの回転軸に取り付けられる鉄などでできた歯車２１と、ＣＭＯＳ−ＩＣ１０の裏側に取り付けられた磁石１１を必要とする。図４は本願に関わる回転センサの第２の形態を示す。回転センサ２４は、車輪などの回転軸に取り付けられる鉄などでできた歯車２２を必要とする。歯車２２は歯先が磁石となっている。
【００２２】
歯車２１、２２の回転が正回転である場合、ＭＲ素子５に交互に歯車２１、２２が近づくため、磁気センサ１の出力は、図５に示すように正弦波状の波形となる。歯車２１、２２が逆回転した場合は、図６に示すように磁気センサ１の出力の位相が反転する。正回転しているときに逆回転が発生した場合、図７に示すように、正弦波が途中で折り返したような波形となる。このように磁気センサ１は歯車２１、２２の回転を検出することができる。
【００２３】
ＭＲ発振器２の回路例を、図８に示す。単相のＣＲ発振器２ａは、ＭＲ抵抗Ｒｖ、固定抵抗Ｒｓ、キャパシタＣｓ、第１のインバータ、第２のインバータ、第３のインバータから構成されている。ＭＲ抵抗Ｒｖは、リニアな磁界の変化を抵抗値の変化に変換する。ここで、第１のインバータは、ＰＭＯＳトランジスタＭｐ１とＮＭＯＳトランジスタＭｎ１が直列に配列された部分を指している。同様に、第２のインバータは、ＰＭＯＳトランジスタＭｐ２とＮＭＯＳトランジスタＭｎ２から構成されており、第３のインバータはＰＭＯＳトランジスタＭｐ３とＮＭＯＳトランジスタＭｎ３から構成されている。第４のインバータ（Ｍｐ４とＭｎ４）は、バッファである。ノードＶｆに寄生容量等が付けば、発振周波数が小さくなるので、第４のインバータでノードＶｆが外側から見えないようにして、内部の発振器の時定数が変更されないようにしている。ノードＶｏがＣＲ発振器２ａの出力端子である。
【００２４】
図９を用いて単相のＣＲ発振器２ａの動作を説明する。ＣＲ発振器２ａが動作している時の、ノードＶｇ、ノードＶｍ、ノードＶｆの電圧変化を示している。ノードＶｍが"Ｈ"状態に変化したとき、ノードＶｇの振幅は一度"Ｈ"状態になり、そこから抵抗（Ｒｓ＋Ｒｖ）からの電流に従って減少していく。やがてノードＶｇが第１のインバータのスレッシュホールド電圧以下なり、その瞬間にノードＶｍは"Ｌ"となる。このノードＶｇの第１のインバータの電圧変化より、ＣＲ発振器２ａの発振周期Ｔは、Ｔ＝２．２×Ｃｓ×(Ｒｖ＋Ｒｓ)と示される。抵抗ＲｖはＭＲ素子５への磁界により変化させることができるので、発振周波数ＴはこのＣＲ発振器２ａへの磁界の変化に従って変化する。間隔ｔｗ１と間隔ｔｗ２は等しい。
【００２５】
発振周波数を決定する抵抗を可変抵抗だけにすると、発振器が全て安定的に発振できる抵抗値になるかを保証することが出来ない。ここでは、発振周波数を決定する抵抗をＭＲ抵抗Ｒｖと固定抵抗Ｒｓとし、可変幅を制限できるようにした。磁気センサとして用いる場合、ＭＲ素子を用いたＭＲ発振器２ａの周波数を高くし、積分器４のリセットを行う通常の固定発振器３の周波数を低く設定し、積分器４のバス幅を大きく取ることにより、磁気センサの高分解能化が可能である。
【００２６】
積分器４の回路例を図１０に示す。デジタルフィルタ６ａは、ローパスフィルターに相当し、累積加算器、スイッチ、分周器（カウンタなどより構成）、差分器より構成される。累積加算器は、Ｄ-ＦＦ（デレイ−フリップフロップ）と加算器から構成されている。差分器もＤ-ＦＦと減算器から構成されている。ノードＤＩＮには、ＭＲ素子を用いたＭＲ発振器２の信号が、ノードＣＫには固定発振器３の信号が接続される。この接続は逆でも良い。デジタルフィルタ６ａはノードＤＩＮからの信号をカウントし続けるが、スイッチにより有る一定間隔でのみ信号は差分器に伝えられる。差分器で一定間隔の現在の値と前の値とを減算し、現在のセンサ出力のデジタル値を得る。
【００２７】
デジタルフィルタの次数を上げて高性能化することもできる。例えば３次のフィルタにする場合、図１１に示すように、３つの累積加算器と３つの差分器を設ける。デジタルフィルタ６ｂは、３段の累積加算器、スイッチ、分周器（カウンタなどより構成）、累積加算器と同じ段数の差分器から構成する。累積加算器は、Ｄ−ＦＦと加算器から構成される。差分器もＤ−ＦＦと減算器から構成される。ノードＤＩＮには、ＭＲ素子を用いたＭＲ発振器２の信号が、ノードＣＫには固定発振器３が接続される。この接続は逆でも良い。
【００２８】
デジタルフィルタ６ｂはノードＤＩＮからの信号をカウントし続けるが、スイッチにより、ある一定間隔でのみ差分器に伝えられる。差分器で現在の値と前の値とを減算し、現在のセンサ出力のデジタル値を得る。積分器としてのカウンタは１次のローパスフィルタに相当するが、デジタルフィルタ６ｂは３次のフィルタを実現できるため、高性能な磁気センサを実現できる。また、簡単な構成としては、リセット付きのアップカウンタを用いて実現できる。発振器のクロックをカウントし、固定発振器３のタイミングでリセットすることで、デジタル値を得ることも可能である。
【００２９】
実施の形態２．
実施の形態２に係る磁気センサの構成を図１２に基づいて説明する。実施の形態２に係る磁気センサは、ＭＲ発振器２に差動式ＣＲ発振器を用いている。ＭＲ素子を用いた差動式ＣＲ発振器２ｂを図１２に示す。差動式ＣＲ発振器２ｂはＭＲ抵抗（ＲｖｐとＲｖｎ）、固定抵抗（ＲｓｐとＲｓｎ）、キャパシタ（ＣｓｐとＣｓｎ）、第１の差動増幅器Ａ１、第２の差動増幅器Ａ２、第３の差動増幅器Ａ３から構成される。差動増幅器Ａ１〜Ａ３は、図１３と図１４に示すようにＮＭＯＳトランジスタ（Ｍｎｃ１とＭｎ１〜２）、ＰＭＯＳトランジスタ（Ｍｐｃ１〜Ｍｐｃ２）から構成される。
【００３０】
ＭＲ抵抗（ＲｖｐとＲｖｎ）を用いた差動式ＣＲ発振器２ｂは、ＭＲ素子上の磁気の変化に応じて発振周波数を変化させる。この信号をそのまま積分器４でカウントさせ、固定発振器３により積分器４をリセットする。Ｒｖｐ＝Ｒｖ＋ΔＲｖ, Ｒｖｎ＝Ｒｖ−ΔＲｖとすると、差動式ＣＲ発振器２ｂの発振周期Ｔは、Ｔ＝２．２×Ｃｓ×（Ｒｖ＋２ΔＲｖ＋Ｒｓ）と示される。ΔＲｖはＭＲ素子への磁界により変化させることができるので、この発振器への磁界に従って発振周波数は変化する。
【００３１】
ここでも発振周波数を決定する抵抗をＭＲ抵抗Ｒｖと固定抵抗Ｒｓとし、可変幅を制限している。実施の形態１の回路と比べて、磁界を検知する発振器の回路構成が差動構成になることにより、電源ノイズに強くなる。また、ＭＲ素子の抵抗値が２倍変化するので、信号検出感度も高くなる。
【００３２】
実施の形態３．
実施の形態３に係る磁気センサは、実施の形態１に係る磁気センサとＭＲ発振器の構成が異なる。実施の形態３に関わるＭＲ素子を用いた緩和型発振器２ｃの構成を図１５に示す。緩和型発振器２ｃは、ＭＲ素子（ＲｖｐとＲｖｎ）、固定抵抗（ＲｓｐとＲｓｎ）、キャパシタ（Ｃｓ１とＣｓ２）、Ｎ型ＭＯＳトランジスタ（Ｍｎｃ１〜３とＭｎ１〜３）、Ｐ型ＭＯＳトランジスタ（Ｍｐ１）から構成される。
【００３３】
緩和型発振器２ｃの発振周波数ｆは、図１６に示す式で表される。ここで、ｇｍはＭｎ１とＭｎ２のトランスコンダクタンス（Ａ／Ｖ）、ＣｌはＭｐ１とＭｎ３のゲート容量の合計である。ＭＲ素子を用いた緩和発振器２ｃは、ＭＲ素子上の磁気の変化に応じて発振周波数を変化させる。この信号をそのまま積分器４でカウントさせ、固定発振器３により積分器４をリセットする。インバータＭｐ１、Ｍｎ３およびＭｎｃ１は、内部の発振器の時定数が変更されないようにしているバッファである。
【００３４】
図１７は緩和型発振器２ｃを動作させたときの、ノードＶｏｎ、ノードＶｏｐ、ノードＶｃｐ、ノードＶｃｎの波形を示す。ノードＶｏｐが”Ｈ”、ノードＶｏｎが”Ｌ”のとき、Ｍｎ１はＯＦＦ状態、Ｍｎ２はＯＮ状態となる。すると、ノードＶｃｎはＭｎ２から供給される電流とＭｎｃ３から吸い出される電流で平衡状態となる。一方、ノードＶｃｐは、Ｍｎｃ２から電流が吸い出されるため電圧が低下していく。ノードＶｃｐが低下すると次にＭｎ１がＯＮ状態となり、Ｍｎ１の供給される電流とＭｎｃ２から吸い出される電流で平衡状態となる。ノードＶｏｐの電圧は低下し、Ｍｎ２がＯＦＦ状態となる。これを繰り返すことで、緩和型発振器２ｃはノードＶｏｐとノードＶｏｎから矩形波を出力する。
【００３５】
実施の形態３では、実施の形態１の回路に比べると、発振器の構成が全差動構成になることにより、電源ノイズに強くなる。またＭＲ素子の抵抗変化が２倍となるため、信号検出感度も高くなる。さらに実施の形態１、２でのＭＲ素子を用いたＣＲ発振器に比べて、この緩和型発振器は高い周波数で発振できる。よってＣＲ発振器を用いた磁気センサより大きなサンプリング比を実現できることになり、磁気センサの出力の高精度化が可能となる。
【００３６】
実施の形態４．
本願に関わる磁気センサの実施の形態４を図１８に示す。ＣＭＯＳ-ＩＣ１０は、２つの隣り合う磁気センサ１（３０ａ）、磁気センサ２（３０ｂ）と、それらに接続される位相検知回路２５と、固定発振器から構成されている。固定発振器は磁気センサ１（３０ａ）と磁気センサ２（３０ｂ）に対し共通化されている。磁気センサ１（３０ａ）の出力と磁気センサ２（３０ｂ）の出力は位相検出回路２５に入力される。位相検出回路２５では磁気センサ１（３０ａ）および磁気センサ２（３０ｂ）の出力を２値化する。
【００３７】
実施の形態４に関わる磁気センサは図１９に示すように、回転センサとして活用できる。回転センサ３１は鉄などで出来た歯車２１と、ＣＭＯＳ-ＩＣ１０と、磁石１１より構成される。ＣＭＯＳ-ＩＣ１０には２つの隣り合うＭＲ素子５ａ、５ｂが設けられている。ＭＲ素子５ａは磁気センサ１（３０ａ）のＭＲ発振に含まれている。ＭＲ素子５ｂは磁気センサ２（３０ｂ）のＭＲ発振に含まれている。位相検出回路２５の出力から歯車の正回転または逆回転の区別を判断できる。
【００３８】
歯車２１が正回転した場合、磁気センサ１と磁気センサ２が示す出力を図２０に表示する。実線が磁気センサ１の波形、破線が磁気センサ２の波形である。図２１は、歯車２１が逆回転した場合の出力である。図２０と同様に、実線が磁気センサ１の波形、破線が磁気センサ２の波形である。磁気センサ１と磁気センサ２は隣接しているため、２つの波形に位相のずれが生じる。この位相の進み／遅れを位相検出回路２５で検出することで、回転方向を検出する。
【００３９】
図２０に示された正回転の場合の波形を２値化した場合に得られる特性を図２２に示す。図２１に示された逆回転の場合の波形を２値化した場合に得られる特性を図２３に示す。回転方向は、例えば磁気センサ２の波形の立ち上がりエッジを基準に磁気センサ１の極性（”Ｈ”／”Ｌ”）を見ることで、判断できる。歯車２１が正回転中である図２０の場合、磁気センサ２の立ち上がりエッジでは磁気センサ１の出力は”Ｌ”である。また、歯車が逆回転中である図２１の場合、磁気センサ２の立ち上がりエッジでの磁気センサ１の出力は”Ｈ”である。このように歯車の回転と回転方向を検出することが出来る。
【００４０】
実施の形態４でも、図４で示した、歯が磁石で出来た歯車２２を用いることが出来る。なお、ＭＲ素子として、例えば、ＧＭＲ（Giant Magneto Resistive）素子やＴＭＲ（Tunneling Magneto Resistive）素子を用いることにより、さらに高感度・高精度化することもできる。
【符号の説明】
【００４１】
１  磁気センサ、２  ＭＲ発振器、３  固定発振器、４  積分器、５  ＭＲ素子、６  デジタルフィルタ、１０  ＭＯＳ−ＩＣ、１１  磁石
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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