(57)【要約】【課題】磁気ホールセンサーの機械的応力による出力変動をより高精度に抑制する。【解決手段】応力検知用の駆動電流ＩB11を供給したときのセンサーホール素子１１にかかる電圧を応力検知信号Ｖ1とし、応力検知信号Ｖ1とセンサーホール素子１１に機械的応力が作用していないときの応力検知信号との差分値を、応力検知信号Ｖ1の機械的応力による変動分相当として検出する。センサーホール素子１１への起電力発生用の駆動電流ＩB12を、検出した機械的応力による変動分相当だけ補正しかつ、機械的応力による起電力ＶH1の変動分を抑制するように補正する。１つのセンサーホール素子１１によって、機械的応力の検知と起電力ＶH1の補正とを行うことができるため、複数のセンサー素子を設けることによる誤差を抑制し出力精度をより高精度に調整することができるとともに磁気ホールセンサー全体の小型化を図ることができる。【選択図】          図４
2013130543.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
印加磁場に比例する起電力を出力する磁気ホールセンサーであって、
センサーホール素子と、
当該センサーホール素子を駆動する駆動部と、
前記センサーホール素子の前記起電力の出力特性を表すパラメータのうちの第１のパラメータの変動から、前記センサーホール素子にかかる機械的応力を検知する応力検知部と、
当該応力検知部で検知された機械的応力に基づいて、前記パラメータのうちの第２のパラメータを補正する補正部と、を備え、
当該補正部は、前記機械的応力による前記第１のパラメータの変動に伴う前記起電力の変動を、前記第２のパラメータを補正することに伴う前記起電力の変動によって相殺するように前記第２のパラメータを補正することを特徴とする磁気ホールセンサー。
【請求項２】
前記補正部は、前記駆動部から前記センサーホール素子に供給される駆動信号を調整することによって前記第２のパラメータを補正することを特徴とする請求項１記載の磁気ホールセンサー。
【請求項３】
前記センサーホール素子から出力される起電力を増幅する増幅部を有し、
前記補正部は、前記増幅部における増幅率を調整することによって前記第２のパラメータを補正することを特徴とする請求項１記載の磁気ホールセンサー。
【請求項４】
前記駆動部は駆動電流により前記センサーホール素子を駆動する電流駆動回路を有し、
前記第１のパラメータは前記センサーホール素子の抵抗値であり、前記第２のパラメータは前記センサーホール素子の定電流感度であることを特徴とする請求項２記載の磁気ホールセンサー。
【請求項５】
前記電流駆動回路は前記駆動電流を生成する可変電流源を有し、
前記応力検知部は、前記駆動電流を前記センサーホール素子に供給することにより当該センサーホール素子にかかる電圧を、前記第１のパラメータ相当の値として応力検知を行い、
前記補正部は、前記応力検知部での検知結果に基づき前記可変電流源の電流値を調整することにより、前記第２のパラメータを補正することを特徴とする請求項４記載の磁気ホールセンサー。
【請求項６】
前記駆動部は駆動電圧により前記センサーホール素子を駆動する電圧駆動回路を有し、
前記第１のパラメータは前記センサーホール素子の抵抗値であり、前記第２のパラメータは前記センサーホール素子の定電圧感度であることを特徴とする請求項２記載の磁気ホールセンサー。
【請求項７】
前記駆動部は前記電圧駆動回路と前記機械的応力検知用の駆動電流を前記センサーホール素子に供給する電流駆動回路とを備え、かつ前記電圧駆動回路は前記駆動電圧を生成する可変電圧源を有し、
前記応力検知部は、前記機械的応力検知用の駆動電流を前記センサーホール素子に供給することにより当該センサーホール素子にかかる電圧を前記第１のパラメータ相当の値として応力検知を行い、
前記補正部は、前記応力検知部での検知結果に基づき前記可変電圧源の電圧値を調整することにより、前記第２のパラメータを補正することを特徴とする請求項６記載の磁気ホールセンサー。
【請求項８】
前記駆動部は駆動電流により前記センサーホール素子を駆動する電流駆動回路を有し、
前記第１のパラメータおよび前記第２のパラメータは、前記センサーホール素子の定電流感度であることを特徴とする請求項２記載の磁気ホールセンサー。
【請求項９】
前記電流駆動回路は前記駆動電流を生成する可変電流源を有し、
前記応力検知部は、前記センサーホール素子の起電力を前記第１のパラメータ相当の値として応力検知を行い、
前記補正部は、前記応力検知部での検知結果に基づき前記可変電流源の電流値を調整することにより、前記第２のパラメータを補正することを特徴とする請求項８記載の磁気ホールセンサー。
【請求項１０】
前記駆動部は駆動電流により前記センサーホール素子を駆動する電流駆動回路を有し、
前記第１のパラメータは前記センサーホール素子の抵抗値であり、前記第２のパラメータは前記センサーホール素子の定電流感度であることを特徴とする請求項３記載の磁気ホールセンサー。
【請求項１１】
前記電流駆動回路は前記駆動電流を生成する可変電流源を有し、
前記応力検知部は、前記駆動電流を前記センサーホール素子に供給することにより当該センサーホール素子にかかる電圧を前記第１のパラメータ相当の値として応力検知を行い、
前記補正部は、前記応力検知部での検知結果に基づき前記増幅部における増幅率を調整することにより、前記第２のパラメータを補正することを特徴とする請求項１０記載の磁気ホールセンサー。
【請求項１２】
前記駆動部は駆動電流により前記センサーホール素子を駆動する電流駆動回路を有し、
前記第１のパラメータおよび第２のパラメータは、前記センサーホール素子の定電流感度であることを特徴とする請求項３記載の磁気ホールセンサー。
【請求項１３】
前記電流駆動回路は前記駆動電流を生成する可変電流源を有し、
前記応力検知部は、前記センサーホール素子の起電力を前記第１のパラメータ相当の値として応力検知を行い、
前記補正部は、前記応力検知部での検知結果に基づき前記増幅部における増幅率を調整することにより、前記第２のパラメータを補正することを特徴とする請求項１２記載の磁気ホールセンサー。
【請求項１４】
前記応力検知部は、前記センサーホール素子の起電力または前記増幅部による増幅後の前記起電力を前記第１のパラメータ相当の値として応力検知を行い、
前記補正部は、前記応力検知部での検知結果に基づき前記増幅部における増幅率を調整することにより、前記第２のパラメータを補正することを特徴とする請求項１３記載の磁気ホールセンサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気ホールセンサーに関し、特に、シリコン基板上に形成されたホール素子にかかる機械的応力の影響を低減するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気ホールセンサーは、携帯電話の開閉スイッチや電流センサー等の様々な分野で使用されている。磁気ホールセンサーの特徴として、非接触型であること、汚れに強いこと、等が挙げられる。
図１５は、一般的な磁気ホールセンサーの構成を示す図であって、図１５（ａ）は定電流駆動型の磁気ホールセンサー、図１５（ｂ）は定電圧駆動型の磁気ホールセンサーである。
【０００３】
図１５（ａ）において、定電流駆動型の磁気ホールセンサーは、ホール素子とこのホール素子を駆動するための定電流駆動回路とを備えている。ホール素子の起電力ＶHは、駆動電流Ｉと印加磁場Ｂとから、次式（１）で表される。なお、（１）式中のＳＩとは、ホール素子を定電流駆動した場合の磁気感度である。
ＶH＝ＳＩ＊Ｉ＊Ｂ    ……（１）
一方、図１５（ｂ）において、定電圧駆動型の磁気ホールセンサーは、ホール素子と、このホール素子を駆動するための定電圧駆動回路と、を備えている。ホール素子の起電力ＶHは、駆動電圧Ｖと印加磁場Ｂとから、次式（２）で表される。なお、（２）式中のＳＶとは、ホール素子を定電圧駆動した場合の磁気感度である。
ＶH＝ＳＶ＊Ｖ＊Ｂ    ……（２）
【０００４】
ところで、ホール素子には様々な形状があり、例えば、図１６（ａ）に示されるSquare型、図１６（ｂ）に示されるGreek-Cross型などがある。
これらのホール素子は形状により磁気感度Ｓが異なるが、いずれも、対向して位置する電源端子Ｃｐ、Ｃｎから電流を印加し、これら電源端子ＣｐおよびＣｎを結ぶ直線と直交する線分上に設けられている出力端子Ｖｐ、Ｖｎから起電力を取り出す構成となっている。
【０００５】
磁気ホールセンサーは、各種分野で使用され普及してきているが、磁気検出精度の正確さへの要求はますます厳しくなっている。
ここで問題となるのは、磁気ホールセンサーに使用されているホール素子の機械的応力の影響である。機械的応力は、製造、パッケージング、経年劣化等で生じる。ホール素子に機械的応力がかかると、磁気感度Ｓの変化（ピエゾホール効果）により、起電力ＶHが変化し、所望の精度を得ることが困難となる。
【０００６】
ここで、図１７は、特許文献１に開示されている磁気ホールセンサーの回路構成を簡略化して示す図である。
特許文献１の磁気ホールセンサー９００は、応力により抵抗値が変動する効果（ピエゾ抵抗効果）を用い、磁気ホールセンサー９００の磁気感度が一定となるように構成されている。この磁気ホールセンサー９００は、Ｎ型拡散抵抗９１０と、Ｐ型拡散抵抗９１１というピエゾ抵抗係数の異なる抵抗、つまり応力による抵抗値の変動量が異なる抵抗を用いている。
【０００７】
これらの抵抗へ一定電流を流しこむことで応力に応じた電圧が生じ、この電圧をＡＤＣ９３０によるＡ−Ｄ変換後、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）９４０で応力を算出する。さらに、ＤＳＰ９４０は算出した応力と、ホール素子９２０のホール起電力のＡＤＣ９３１によるＡ−Ｄ変換後の信号とを用いて演算を行い、応力によるホール素子９２０自体の磁気感度の変動を補正する。これにより、磁気ホールセンサー９００全体としての磁気感度が一定となるように調整している。
特許文献１の磁気ホールセンサー９００は、以上のようにして、機械的応力の影響を低減した所望の起電力ＶHを取り出すことができる構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００７／００１８６５５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１の磁気ホールセンサーでは、Ｎ型拡散抵抗、Ｐ型拡散抵抗、およびホール素子の３つの素子を用いて、応力検知および応力補正を行っている。このように違う素子を用いると、素子間にばらつきが生じ、的確に応力補正を行うことができない可能性がある。
また、これら素子は、応力の検出に用いるため、互いを近くにレイアウトしなければならないという制約も受ける。また、応力検出に用いる３つの互いの素子を近くにレイアウトしたとしても、これら３つの素子は近似的に等しいと見なすことはできるが、必ずしも同じ応力、同じ環境下にあるとは言えず、レイアウト位置による誤差が生じてしまう。
そこで、本発明は、上記した問題点に着目してなされたものであり、機械的応力の影響をより的確に低減することの可能な磁気ホールセンサーを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の請求項１にかかる磁気ホールセンサーは、印加磁場に比例する起電力を出力する磁気ホールセンサーであって、センサーホール素子と、当該センサーホール素子を駆動する駆動部と、前記センサーホール素子の前記起電力の出力特性を表すパラメータのうちの第１のパラメータの変動から、前記センサーホール素子にかかる機械的応力を検知する応力検知部と、当該応力検知部で検知された機械的応力に基づいて、前記パラメータのうちの第２のパラメータを補正する補正部と、を備え、当該補正部は、前記機械的応力による前記第１のパラメータの変動に伴う前記起電力の変動を、前記第２のパラメータを補正することに伴う前記起電力の変動によって相殺するように前記第２のパラメータを補正することを特徴としている。
【００１１】
請求項２にかかる磁気ホールセンサーは、請求項１記載の磁気ホールセンサーにおいて、前記補正部は、前記駆動部から前記センサーホール素子に供給される駆動信号を調整することによって前記第２のパラメータを補正することを特徴としている。
請求項３にかかる磁気ホールセンサーは、請求項１記載の磁気ホールセンサーにおいて、前記センサーホール素子から出力される起電力を増幅する増幅部を有し、前記補正部は、前記増幅部における増幅率を調整することによって前記第２のパラメータを補正することを特徴としている。
【００１２】
請求項４にかかる磁気ホールセンサーは、請求項２記載の磁気ホールセンサーにおいて、前記駆動部は駆動電流により前記センサーホール素子を駆動する電流駆動回路を有し、前記第１のパラメータは前記センサーホール素子の抵抗値であり、前記第２のパラメータは前記センサーホール素子の定電流感度であることを特徴としている。
請求項５にかかる磁気ホールセンサーは、請求項４記載の磁気ホールセンサーにおいて、前記電流駆動回路は前記駆動電流を生成する可変電流源を有し、前記応力検知部は、前記駆動電流を前記センサーホール素子に供給することにより当該センサーホール素子にかかる電圧を、前記第１のパラメータ相当の値として応力検知を行い、前記補正部は、前記応力検知部での検知結果に基づき前記可変電流源の電流値を調整することにより、前記第２のパラメータを補正することを特徴としている。
【００１３】
請求項６にかかる磁気ホールセンサーは、請求項２記載の磁気ホールセンサーにおいて、前記駆動部は駆動電圧により前記センサーホール素子を駆動する電圧駆動回路を有し、前記第１のパラメータは前記センサーホール素子の抵抗値であり、前記第２のパラメータは前記センサーホール素子の定電圧感度であることを特徴としている。
請求項７にかかる磁気ホールセンサーは、請求項６記載の磁気ホールセンサーにおいて、前記駆動部は前記電圧駆動回路と前記機械的応力検知用の駆動電流を前記センサーホール素子に供給する電流駆動回路とを備え、かつ前記電圧駆動回路は前記駆動電圧を生成する可変電圧源を有し、前記応力検知部は、前記機械的応力検知用の駆動電流を前記センサーホール素子に供給することにより当該センサーホール素子にかかる電圧を前記第１のパラメータ相当の値として応力検知を行い、前記補正部は、前記応力検知部での検知結果に基づき前記可変電圧源の電圧値を調整することにより、前記第２のパラメータを補正することを特徴としている。
【００１４】
請求項８にかかる磁気ホールセンサーは、請求項２記載の磁気ホールセンサーにおいて、前記駆動部は駆動電流により前記センサーホール素子を駆動する電流駆動回路を有し、前記第１のパラメータおよび前記第２のパラメータは、前記センサーホール素子の定電流感度であることを特徴としている。
請求項９にかかる磁気ホールセンサーは、請求項８記載の磁気ホールセンサーにおいて、前記電流駆動回路は前記駆動電流を生成する可変電流源を有し、前記応力検知部は、前記センサーホール素子の起電力を前記第１のパラメータ相当の値として応力検知を行い、前記補正部は、前記応力検知部での検知結果に基づき前記可変電流源の電流値を調整することにより、前記第２のパラメータを補正することを特徴としている。
【００１５】
請求項１０にかかる磁気ホールセンサーは、請求項３記載の磁気ホールセンサーにおいて、前記駆動部は駆動電流により前記センサーホール素子を駆動する電流駆動回路を有し、前記第１のパラメータは前記センサーホール素子の抵抗値であり、前記第２のパラメータは前記センサーホール素子の定電流感度であることを特徴としている。
請求項１１にかかる磁気ホールセンサーは、請求項１０記載の磁気ホールセンサーにおいて、前記電流駆動回路は前記駆動電流を生成する可変電流源を有し、前記応力検知部は、前記駆動電流を前記センサーホール素子に供給することにより当該センサーホール素子にかかる電圧を前記第１のパラメータ相当の値として応力検知を行い、前記補正部は、前記応力検知部での検知結果に基づき前記増幅部における増幅率を調整することにより、前記第２のパラメータを補正することを特徴としている。
【００１６】
請求項１２にかかる磁気ホールセンサーは、請求項３記載の磁気ホールセンサーにおいて、前記駆動部は駆動電流により前記センサーホール素子を駆動する電流駆動回路を有し、前記第１のパラメータおよび第２のパラメータは、前記センサーホール素子の定電流感度であることを特徴としている。
請求項１３にかかる磁気ホールセンサーは、請求項１２記載の磁気ホールセンサーにおいて、前記電流駆動回路は前記駆動電流を生成する可変電流源を有し、前記応力検知部は、前記センサーホール素子の起電力を前記第１のパラメータ相当の値として応力検知を行い、前記補正部は、前記応力検知部での検知結果に基づき前記増幅部における増幅率を調整することにより、前記第２のパラメータを補正することを特徴としている。
【００１７】
請求項１４にかかる磁気ホールセンサーは、請求項１３記載の磁気ホールセンサーにおいて、前記応力検知部は、前記センサーホール素子の起電力または前記増幅部による増幅後の前記起電力を前記第１のパラメータ相当の値として応力検知を行い、前記補正部は、前記応力検知部での検知結果に基づき前記増幅部における増幅率を調整することにより、前記第２のパラメータを補正することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、機械的応力の検知と機械的応力による起電力の変動の抑制とを１つのセンサーホール素子によって実現することができる。したがって、センサーホール素子の配置位置に制約などをうけることなく、機械的応力の影響をうけない起電力を精度よく獲得することができる。また、複数のセンサー素子を必要とすることなく１つのセンサーホール素子によって実現することができるため、磁気ホールセンサーの省面積化を図ることができる。
【００１９】
特に、センサーホール素子への駆動信号または、センサーホール素子の起電力を増幅する増幅部の増幅率を補正することにより実現することができ、機械的応力の影響を抑制するための大幅な回路変更を伴うことなく実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る磁気ホールセンサーの一例を示す構成図である。
【図２】本発明の磁気ホールセンサーの一例を示す基本概念図である。
【図３】第１の実施形態における磁気ホールセンサーの一例を示す概念図である。
【図４】第１の実施形態における磁気ホールセンサーの具体的構成の一例を示す回路図である。
【図５】図４のデジタル演算部の機能構成の一例を示すブロック図である。
【図６】第２の実施形態における磁気ホールセンサーの一例を示す概念図である。
【図７】第２の実施形態における磁気ホールセンサーの具体的構成の一例を示す回路図である。
【図８】第３の実施形態における磁気ホールセンサーの一例を示す概念図である。
【図９】第３の実施形態における磁気ホールセンサーの具体的構成の一例を示す回路図である。
【図１０】図９のデジタル演算部の機能構成の一例を示すブロック図である。
【図１１】第４の実施形態における磁気ホールセンサーの一例を示す概念図である。
【図１２】第４の実施形態における磁気ホールセンサーの具体的構成の一例を示す回路図である。
【図１３】第５の実施形態における磁気ホールセンサーの一例を示す概念図である。
【図１４】第５の実施形態における磁気ホールセンサーの具体的構成の一例を示す回路図である。
【図１５】一般的な磁気ホールセンサーの構成を示す図である。
【図１６】ホール素子の形状の一例を示す図である。
【図１７】従来の磁気ホールセンサーの回路構成を簡略化して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
＜基本構成＞
まず、本発明における磁気ホールセンサー１０の基本構成を説明する。図１は、本発明における磁気ホールセンサー１０の構成の一例を示すブロック図である。
この磁気ホールセンサー１０はＩＣで構成され、磁気ホールセンサー１０は、センサーホール素子１１と、駆動部１２と、メインパス１３と、応力検知部１４と、補正部１５と、を備える。
【００２２】
センサーホール素子１１は、駆動部１２から出力される駆動信号ＳDRIVEとセンサーホール素子１１に印加される印加磁場とに応じた起電力ＶHを出力する。
駆動部１２は、センサーホール素子１１に駆動信号ＳDRIVEを供給する。
メインパス１３は、センサーホール素子１１からの起電力ＶHを処理してＩＣ出力として出力する回路であって、例えば、起電力ＶHを増幅するプリアンプ回路、プリアンプ回路の出力からピークツーピーク値を検出するピークツーピーク回路、ピークツーピーク回路の出力信号をサンプル／ホールドするサンプル／ホールド回路、サンプル／ホールド回路の出力を増幅する出力回路バッファなどを含んで構成される。
【００２３】
応力検知部１４は、機械的応力がかかることにより変化するセンサーホール素子１１の応力特性の変動に基づき、センサーホール素子１１にかかる機械的応力を検出するとともに、ＩＣ出力が機械的応力の影響を受けない値となるように駆動信号ＳDRIVE或いはメインパス１３の増幅率を調整するための調整信号ＳADJを生成する。補正部１５は、応力検知部１４で生成した調整信号ＳADJに応じて所定部の補正を行う。
【００２４】
なお、図１において、センサーホール素子１１から応力検知部１４に向かう矢印およびメインパス１３から応力検知部１４に向かう矢印は、応力検知部１４では、センサーホール素子１１の特性を表す信号またはメインパス１３の特性を表す信号に基づき、応力検知を行うことを意味している。
また、補正部１５から駆動部１２に向かう矢印および駆動部１５からメインパス１３に向かう矢印は、補正部１５では、調整信号ＳADJに応じて駆動部１２またはメインパス１３の特性を補正することを意味している。
【００２５】
＜概念＞
次に、応力検知部１４および補正部１５による応力検知および補正動作を、図２の概念図を伴って説明する。
ここで、センサーホール素子１１に機械的応力がかかることに伴って変動する、センサーホール素子１１の応力特性を、パラメータＰａｒａｍ１およびパラメータＰａｒａｍ２とする。
応力検知部１４は、センサーホール素子１１の機械的応力によるパラメータＰａｒａｍ１の変動を検知することにより応力検知を行う。また、検知した応力に応じて、センサーホール素子１１のパラメータＰａｒａｍ２の応力変動をＰａｒａｍ２に関わる駆動量やメインパスの増幅率Ｇを調整することにより、磁気ホールセンサー１０のＩＣ出力ＶOUTの機械的応力による変動を抑制する。なお、図２において、「応力検知」から駆動部１２およびメインパス１３に向かう矢印は、「応力検知」の結果得られた調整信号ＳADJに応じて、駆動部１２またはメインパス１３において、Ｐａｒａｍ２に関わる駆動量やメインパスの増幅率Ｇを調整することを意味している。
【００２６】
具体的には、応力検知部１４は、磁気ホールセンサー１０内の、機械的応力によるパラメータＰａｒａｍ１の変動に伴って変化する信号を応力検知信号ＳOUTPUT1として応力検知を行う。また、検知した応力に応じて、磁気ホールセンサー１０内の、Ｐａｒａｍ２を変更し得る信号または磁気ホールセンサー１０の構成機器の特性を調整するための調整信号ＳADJを生成する。
【００２７】
補正部１５では、調整信号ＳADJに応じてパラメータＰａｒａｍ２を変更し得る信号または前記構成機器の特性を変更する。実際には、駆動部１２が出力する駆動信号ＳDRIVEを補正することにより、機械的応力の影響を受けないセンサーホール素子１１の起電力を、補正後出力ＳOUTPUT2として得る。またはメインパス１３の増幅率Ｇを調整することにより応力の影響を受けないＩＣ出力ＶOUTを、補正後出力ＳOUTPUT2として得る。
【００２８】
なお、応力検知は、磁気ホールセンサー１０を用いて磁場の検出を行う前の時点で予め行い、検知信号をそのまま、または機械的応力相当の調整信号ＳADJを生成し記憶しておく。そして、磁場の検出を実際に行う際には、予め検知し記憶しておいた検知信号または機械的応力相当の調整信号ＳADJを用いて、機械的応力の影響をうけないＩＣ出力ＶOUTを得るための補正を行う。なお、応力検知での検知結果に基づき、機械的応力の影響をうけないＩＣ出力ＶOUTを得るための調整を行うため、例えばウェハー状態でのほぼ無応力の環境下など、前記調整に影響を与えない程度の磁気環境の下で行うことが好ましい。
【００２９】
このように、図１、図２の磁気ホールセンサー１０によれば、１つのセンサーホール素子１１のみを用い、パラメータＰａｒａｍ１に基づき応力検知を行い、パラメータＰａｒａｍ２に対してＩＣ出力ＶOUTの応力変動を補完するようにフィードバックをかけることで、１つのセンサーホール素子１１によって、応力補正を行うことができる。
その結果、磁気ホールセンサー１０の配置位置などに制約をうけることはなくまた複数のセンサー素子を設ける必要がないため、複数のセンサー素子の配置位置の環境の違いによる、補正精度の低下を抑制することができ、その結果、より精度よくＩＣ出力の変動を抑制することができるとともに、磁気ホールセンサー１０の小型化を図ることができる。
【００３０】
＜第１の実施形態＞
次に、図１および図２に示す磁気ホールセンサー１０のより具体的な構成を、図面を伴って説明する。
まず、第１の実施形態における磁気ホールセンサー２０の具体的構成の一例を説明する。
図３は、第１の実施形態における磁気ホールセンサー２０の一例を示す概念図である。この第１の実施形態では、機械的応力に応じて変動するセンサーホール素子１１のホール抵抗値ＲＥＳをパラメータＰａｒａｍ１、センサーホール素子１１の定電流感度ＳＩをパラメータＰａｒａｍ２としている。
【００３１】
センサーホール素子１１に機械的応力が印加された場合、ホール抵抗値ＲＥＳの変動を応力検知信号ＳOUTPUT1として応力検知を行い、応力検知信号ＳOUTPUT1に応じて調整信号ＳADJを生成し、センサーホール素子１１を定電流駆動する電流駆動部１２ａの駆動電流ＩDRIVEを調整する。
調整された駆動電流ＩDRIVEにより、センサーホール素子１１の定電流感度ＳＩ（すなわちパラメータＰａｒａｍ２）を補正する。これにより、補正後出力ＳOUTPUT2として、機械的応力の影響をうけないセンサーホール素子１１の出力である起電力を得ることができ、すなわち、機械的応力の影響を受けないＩＣ出力ＶOUTを得ることができる。
【００３２】
図３をさらに具体化させた回路が図４である。
図４に示すように、第１の実施形態における磁気ホールセンサー２０は、二つの駆動電流を有している。
すなわち、一端が電源に接続され他端がスイッチＳＷ２１に接続された定電流源２２と、一端が電源に接続され他端がスイッチＳＷ２３に接続された電流調整可能な可変電流源２４とを備えるとともに、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）２５と、デジタル演算部（ＤＳＰ；Digital Signal Processor）２６と、を備える。
【００３３】
図４において、スイッチＳＷ２１、定電流源２２、スイッチＳＷ２３および可変電流源２４が、図１の駆動部１２および図３の電流駆動部１２ａに対応し、アナログデジタル変換器２５およびデジタル演算部２６が図２の応力検知部１４および補正部１５に対応している。センサーホール素子１１の出力端子ＶP、ＶN間の電圧ＶH1は、センサーホール素子１１の起電力を表し、この起電力ＶH1が図１に示すメインパス１３に入力される。
【００３４】
そして、図４において、スイッチＳＷ２１およびＳＷ２３のいずれかを導通状態とすることによって、定電流源２２と可変電流源２４とのいずれかをセンサーホール素子１１に接続し、センサーホール素子１１に駆動電流を供給するようになっている。
図４では、定電流源２２により生成される駆動電流ＩB11を、応力検知用の駆動電流として用い、可変電流源２４により生成される駆動電流ＩB12を、印加される磁場により起電力を得るための起電力発生用の駆動電流として用いている。
【００３５】
また、スイッチＳＷ２１を導通状態として応力検知用の駆動電流ＩB11をセンサーホール素子１１に供給したときの、スイッチＳＷ２１とセンサーホール素子１１との間の電圧が、センサーホール素子１１にかかる電圧Ｖ1としてアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）２５に入力される。デジタル演算部２６は、アナログデジタル変換器２５を介して、センサーホール素子１１にかかる電圧Ｖ1を応力検知信号として入力し、この応力検知信号Ｖ1に基づき可変電流源２４の電流値、すなわち起電力発生用の駆動電流ＩB12を調整する。
ここで、センサーホール素子１１を定電流駆動した場合の起電力ＶH（ＶH1）は、次式（３）のように表される。なお、（３）式中のＢは印加磁場、ＩBは駆動電流、ＳＩは定電流感度、ＳＩ0はセンサーホール素子１１に機械的応力がかかっていない無応力状態での定電流感度、Ｐはピエゾホール係数、σは応力テンソルである。
ＶH＝Ｂ＊ＩB＊ＳＩ
ＳＩ＝ＳＩ0＊（１＋Ｐ＊σ）    ……（３）
（３）式からわかるように、応力によりピエゾホール係数Ｐと応力テンソルσとの積が変動すると定電流感度ＳＩが変動する。定電流感度ＳＩが変動すると、起電力ＶHが変動する。このため、起電力ＶHに、応力による変動が生じないように、図４に示す磁気ホールセンサー２０において、以下の手順で補正を行う。
【００３６】
まず、スイッチＳＷ２１を導通状態、スイッチＳＷ２３を開放状態にし、定電流源２２をセンサーホール素子１１に接続して、応力検知用の駆動電流ＩB11をセンサーホール素子１１に供給する。
この状態でセンサーホール素子１１に機械的応力が印加されると、センサーホール素子１１の抵抗値が機械的応力により変化する。そのため、応力検知信号Ｖ1は変化し、次式（４）に示すように表すことができる。
Ｖ1＝ＩB11＊ＲHALL1＊（１＋π＊σ）    ……（４）
なお（４）式中のＲHALL1は無応力状態でのホール抵抗値ＲＥＳ、πはピエゾ抵抗係数、であり、σは応力テンソルである。
センサーホール素子１１に対し、機械的応力として例えば圧縮応力が印加された場合、応力検知信号Ｖ1は増加し、逆に引っ張り応力が印加された場合、応力検知信号Ｖ1は減少する。
【００３７】
アナログデジタル変換器２５は、応力検知信号Ｖ1をデジタル信号に変換する。この変換された応力検知信号Ｖ1はデジタル演算部２６に入力され、デジタル演算部２６は、応力検知信号Ｖ1に基づき電流調整コードＣ1を変更する。デジタル演算部２６では、この変更後の電流調整コードＣ1を所定の記憶領域に記憶しておき、起電力発生用の駆動電流ＩB12をセンサーホール素子１１に供給する場合には記憶している電流調整コードＣ1に基づき、可変電流源２４の電流値を調整する。
【００３８】
これにより、起電力発生用の駆動電流ＩB12が調整される。すなわち、起電力発生用の駆動電流ＩB12は、次式（５）で表すことができる。
ＩB12＝ＩB12-0＊（１＋Ｇ＊π＊σ）    ……（５）
なお、（５）式中のＩB12は調整後の起電力発生用の駆動電流、ＩB12-0は調整前の起電力発生用の駆動電流の値である。また、Ｇは、アナログデジタル変換器２５、デジタル演算部２６および起電力発生用の駆動電流ＩB12の増幅率の総和である。この増幅率Ｇは、例えばアナログデジタル変換器２５やデジタル演算部２６や起電力発生用の駆動電流ＩB12のいずれかに持たせても良いし、各部で分担して持たせても良い。
【００３９】
センサーホール素子１１に機械的応力が印加され応力検知信号Ｖ1が増加した場合、起電力発生用の駆動電流ＩB12は増加するようになる。逆に、応力検知信号Ｖ1が減少した場合、起電力発生用の駆動電流ＩB12は減少するようになる。
次に、スイッチＳＷ２１を開放状態、スイッチＳＷ２３を導通状態として、定電流源２２をセンサーホール素子１１から切り離し、逆に可変電流源２４をセンサーホール素子１１に接続する。これにより、起電力発生用の駆動電流ＩB12がセンサーホール素子１１に供給される。
【００４０】
ここで、前記（３）式からわかるように、センサーホール素子１１に機械的応力が印加されると、センサーホール素子１１の定電流感度ＳＩが変動する。そのため、センサーホール素子１１から出力される起電力ＶH1が変動し、すなわちＩＣ出力ＶOUT1が機械的応力の影響をうけることになるが、電流調整コードＣ1を、応力検知信号Ｖ1に応じて調整しているため、電流調整コードＣ1により調整された、起電力発生用の駆動電流ＩB12は、この定電流感度ＳＩ1の変動を抑制するように動作する。このため、応力変動の影響が抑制された起電力ＶH1が得られることになる。この起電力ＶH1は次式（６）で表すことができる。
ＶH1＝Ｂ＊ＩB12-0＊（１＋Ｇ＊π＊σ）＊ＳＩ1＊（１＋Ｐ＊σ）
｜Ｇ＊π｜＝｜Ｐ｜                                                ……（６）
なお、（６）式中のＰはピエゾホール係数であって、ピエゾ抵抗係数πとは逆極性となる。
【００４１】
増幅率Ｇを用い、ピエゾ抵抗係数πと増幅率Ｇとの積の絶対値が、ピエゾホール係数Ｐの絶対値と等しくなるようにすることによって、定電流感度ＳＩ1の応力変動分と起電力発生用の駆動電流ＩB12を調整することによる定電流感度ＳＩ1の変動分とが打ち消し合い、起電力ＶH1の応力変動に対する補正を行うことができる。
このように、ホール抵抗値ＲＥＳの変動に伴うセンサーホール素子１１にかかる電圧Ｖ1の変動を検出することにより応力検知を行い、センサーホール素子１１による起電力発生用の駆動電流ＩB12を調整することで、センサーホール素子１１の起電力ＶH1に対する応力補正を行うことができ、すなわち、磁気ホールセンサー２０のＩＣ出力ＶOUT1に対する応力補正を行うことができる。
【００４２】
なお、図４では、応力検知を行うための定電流源２２と、応力検知の結果を駆動電流に反映させ応力に依存しない起電力ＶH1を得るための可変電流源２４との２つの駆動電流源を保持しているが、１つの駆動電流源だけで実現することも可能である。
図５は、図４のデジタル演算部２６の機能構成を示すブロック図である。
デジタル演算部２６は、図５に示すように、センサーホール素子１１に機械的応力が印加されていない状態、すなわち無応力時の応力検知信号Ｖ1-0の値をデジタル信号で表したデジタルコードを格納する記憶部２６ａと、無応力時の起電力発生用の駆動電流ＩB12-0の値をデジタル信号で表したデジタルコードである基本調整コードを格納する記憶部２６ｂと、を備える。
【００４３】
応力検知信号Ｖ1は、アナログデジタル変換器２５に入力され、アナログデジタル変換器２５は、応力検知信号Ｖ1をアナログデジタル変換して、応力検知信号Ｖ1に応じたデジタルコードを出力する。
ここで、アナログデジタル変換器２５の出力、すなわち、応力検知信号Ｖ1に応じたデジタルコードを信号ｓＡとする。また、記憶部２６ａに格納した無応力時の応力検知信号Ｖ1の値を表すデジタルコードを信号ｓＢ、記憶部２６ｂに格納した無応力時の起電力発生用の駆動電流ＩB12-0の値を表す基本調整コードを信号ｓＣとする。
【００４４】
機械的応力が印加された状態では、信号ｓＡ（応力検知信号Ｖ1相当）は、信号ｓＢ（無応力時の応力検知信号Ｖ1相当）と異なる値となる。これら信号ｓＡと信号ｓＢとの差分（ｓＡ−ｓＢ）は、応力変動相当の値を表す。
この差分（ｓＡ−ｓＢ）に、信号ｓＣ（基本調整コード）を加算し、加算結果Ｃ1（つまり、ｓＡ−ｓＢ＋ｓＣ）を得る。つまり、基本調整コード（信号ｓＣ）に、応力変動相当（ｓＡ−ｓＢ）を加算する。
【００４５】
ここで無応力状態の場合、起電力発生用の駆動電流ＩB12は、次式（７）のように表すことができる。
ＩB12＝ＩB12-0    ……（７）
したがって、加算結果Ｃ1と信号ｓＡ（応力検知信号Ｖ1相当）と信号ｓＢ（無応力時の応力検知信号Ｖ1相当）と信号ｓＣ（基本調整コード）との間には次式（８）が成り立つ。
Ｃ1＝ｓＣ
ｓＡ−ｓＢ＝０    ……（８）
【００４６】
また、調整後の起電力発生用の駆動電流ＩB12は前述のように、次式（９）で表すことができる。
したがって、次式（１０）が成り立つ。
ＩB12＝ＩB12-0＊（１＋Ｇ＊π＊σ）    ……（９）
Ｃ1＝ｓＣ＋ｓＡ−ｓＢ    ……（１０）
ここで、（９）式中のピエゾ抵抗係数πと応力テンソルσとの積が、（１０）式中の差分信号「ｓＡ−ｓＢ」に相当する。したがって、基本調整コードを変更することに対する、起電力発生用の駆動電流ＩB12の変動分が、無応力時の起電力発生用の駆動電流ＩB12-0と増幅率Ｇとの積と一致するように設定することによって、機械的応力相当だけ、起電力発生用の駆動電流ＩB12を調整することができる。
【００４７】
したがって、１つのセンサーホール素子１１のみを使用することにより、ホール抵抗値ＲＥＳの変動を検出することにより応力検知を行うとともに、センサーホール素子１１を駆動するための、起電力発生用の駆動電流ＩB12を調整することによって応力補正を行うことができる。
したがって、複数のセンサー素子を用いて応力補正を行う場合に比較してより精度よく、応力補正を行うことができる。
【００４８】
＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態における磁気ホールセンサー３０の具体的構成の一例を説明する。
図６は、第２の実施形態における磁気ホールセンサー３０の一例を示す概念図である。前記第１の実施形態では、定電流感度ＳＩをパラメータＰａｒａｍ２としていたのに対し、この第２の実施形態では定電圧感度ＳＶをパラメータＰａｒａｍ２としている。つまり、機械的応力に応じて変動するセンサーホール素子１１のホール抵抗値ＲＥＳをパラメータＰａｒａｍ１、センサーホール素子１１の定電圧感度ＳＶをパラメータＰａｒａｍ２としている。
【００４９】
すなわち、磁気ホールセンサー３０では、センサーホール素子１１に機械的応力が印加された場合には、応力検知部１４では、ホール抵抗値ＲＥＳの変動に伴って変化する信号を応力検知信号ＳOUTPUT1として応力検知を行う。また応力検知信号ＳOUTPUT1に応じて調整信号ＳADJを生成し、補正部１５では、この調整信号ADJに基づいて電圧駆動部１２ｂの起電力発生用の駆動電圧ＶDRIVEを調整する。
調整された起電力発生用の駆動電圧ＶDRIVEにより、センサーホール素子１１の定電圧感度ＳＶ（すなわちパラメータＰａｒａｍ２）を補正する。これにより、補正後出力ＳOUTPUT2としてのセンサーホール素子１１の起電力ＶH2の応力変動が補正されることになって、応力の影響を受けないＩＣ出力ＶOUT2を得ることができる。
【００５０】
この第２の実施形態においては、定電圧駆動を行うため、電流駆動部１２ａに加えて電圧駆動部１２ｂを備える。
ここで、センサーホール素子１１を定電圧駆動した場合に得られる起電力ＶHは、次式（１１）で表すことができる。
ＶH＝Ｂ＊ＶB＊ＳＶ    ……（１１）
なお、（１１）式中のＢは印加磁場、ＶBは駆動電圧、ＳＶは定電圧感度である。
また定電圧感度ＳＶは、ホール抵抗ＲＥＳと定電圧感度ＳＶとの間には、次式（１２）で表される関係がある。なお、（１２）式中のＲHALLはホール抵抗値である。
ＳＶ＊ＲHALL＝ＳＩ    ……（１２）
ここで、ホール抵抗値ＲHALLはピエゾ抵抗効果による影響をうけ、また、定電流感度ＳＩはピエゾホール効果による影響をうける。したがって、定電圧感度ＳＶの応力による変動は次式（１３）のように表すことができる。
ＳＶ＝（ＳＩ0＊（１＋Ｐ＊σ））／（ＲHALL0＊（１＋π＊σ））
＝ＳＶ0＊（（１＋Ｐ＊σ）／（１＋π＊σ））                ……（１３）
【００５１】
なお、式（１３）中の、ＳＩ0は無応力時の定電流感度、Ｐはピエゾホール係数、σは応力テンソル、ＲHALL0は無応力時のホール抵抗値、πはピエゾ抵抗係数である。またＳＶ0は無応力時の定電圧感度であり、無応力時の定電流感度ＳＩ0を無応力時のホール抵抗ＲHALL0で割り算した商で与えられる。
（１３）式からわかるように、機械的応力による変動分を表す、ピエゾホール係数Ｐと応力テンソルσとの積、またはピエゾ抵抗係数πと応力テンソルσとの積が変動すると、定電圧感度ＳＶが変動する。
この定電圧感度ＳＶの変動は、第１の実施形態で説明した定電流駆動の場合と同様であり、変動量に差異がある。したがって、機械的応力の印加に伴って、起電力ＶHに変動が生じないように、補正を行う。
【００５２】
図６の磁気ホールセンサー３０の、具体的構成の一例を示したものが図７である。
図７に示す第２の実施形態における磁気ホールセンサー３０は、図４に示す第１の実施形態における磁気ホールセンサー２０と同様に、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）とデジタル演算部（ＤＳＰ）とを用いて構成することも可能であるが、ここでは、アナログ回路で実現した場合について説明する。
図７に示すように、磁気ホールセンサー３０は、一端が電源に接続され他端がスイッチＳＷ３１に接続された定電流源３２と、サンプル／ホールド回路３３と、反転増幅回路としてのアンプ３４と、一端がアンプ３４の出力端に接続されたスイッチＳＷ３５と、を備え、スイッチＳＷ３１およびＳＷ３５の他端が、センサーホール素子１１に接続される。
サンプル／ホールド回路３３には、センサーホール素子１１にかかる電圧が入力され、サンプル／ホールド回路３３の出力は、アンプ３４の入力端子の一方に入力される。アンプ３４の他方には、アンプ３４の出力電圧とリファレンス電圧ＶREF2との間の電圧を、抵抗Ｒ21およびＲ22で分圧した基準電圧が入力される。
【００５３】
図７において、スイッチＳＷ３１および定電流源３２が図１の駆動部１２および図６の電流駆動部１２ａに対応し、スイッチＳＷ３５およびアンプ３４が図１の駆動部１２および図６の電圧駆動部１２ｂおよび補正部１５に対応している。また、サンプル／ホールド回路３３およびアンプ３４が図１の応力検知部１４に対応している。
図７において、応力検知用の駆動電流をＩB2とする。また、スイッチＳＷ３５を開放状態として応力検知用の駆動電流ＩB2をセンサーホール素子１１に供給することによりセンサーホール素子１１にかかる電圧を応力検知電圧Ｖ2、サンプル／ホールド回路３３の出力をＶ2′、アンプ３４において基準電圧を生成するための２つの抵抗の抵抗値をそれぞれＲ21およびＲ22、アンプ３４の出力をＶB2、センサーホール素子１１の起電力をＶH2、無応力時のセンサーホール素子１１のホール抵抗値をＲHALL2、定電圧感度をＳＶ2とする。
【００５４】
図７の磁気ホールセンサー３０において、応力調整を行う場合には、まず、スイッチＳＷ３１を導通状態、スイッチＳＷ３５を開放状態として、センサーホール素子１１に、定電流源３２による応力検知用の駆動電流ＩB2をセンサーホール素子１１に供給する。
ここで、機械的応力を印加した後の応力検知電圧Ｖ2は、機械的応力の影響によりセンサーホール素子１１のホール抵抗値ＲＥＳが変化するため、次式（１４）で表すことができる。
Ｖ2＝ＩB2＊ＲHALL2＊（１＋π＊σ）    ……（１４）
この応力検知電圧Ｖ2をサンプル／ホールド回路３３でサンプル／ホールドし、サンプル／ホールド電圧Ｖ2′を得る。
ここで、応力検知電圧Ｖ2とサンプル／ホールド電圧Ｖ2′との間には次式（１５）が成り立ち、サンプル／ホールド電圧Ｖ2′がアンプ３４の入力として使用されるため、次式（１６）が成り立つ。
Ｖ2′＝Ｖ2    ……（１５）
ＶB2＝ＩB2＊ＲHALL2＊｛１＋(Ｒ22／Ｒ21＋１)｝＊π＊σ）  ……（１６）
【００５５】
ここで、磁気ホールセンサー３０では定電圧駆動を行う。そのため、アンプ３４の出力ＶB2およびリファレンス電圧ＶREF2間電圧を分圧してなる基準電圧を、無応力時の応力検知電圧Ｖ2-0と等しくなるように設定する。その結果、次式（１７）が成り立つ。なお、（１７）式中のＶ2-0は、無応力時の応力検知電圧Ｖ２を表す。
ＶREF2＝Ｖ2-0＝ＩB2＊ＲHALL2    ……（１７）
したがって、（１６）式および（１７）式から、抵抗Ｒ22と抵抗Ｒ21との比を調整し、センサーホール素子１１の駆動電圧となるアンプ３４の出力ＶB2を調整することによって、センサーホール素子１１の起電力ＶH2を、応力変動分相当だけ変化させることができることがわかる。以上により応力検知が終了する。
【００５６】
次に磁気ホールセンサー３０を用いて磁気検出を行う場合には、スイッチＳＷ３１を開放状態、スイッチＳＷ３５を導通状態として、応力検知用の駆動電流ＩB2を生成する定電流源３２をセンサーホール素子１１から切り離し、アンプ３４の出力ＶB2を、センサーホール素子１１に印加する。
その結果、出力されるセンサーホール素子１１の起電力ＶH2は、次式（１８）、（１９）で表すことができる。
ＶH2
＝Ｂ＊ＩB2＊ＲHALL2＊｛１＋(Ｒ22／Ｒ21＋１）＊π＊σ｝＊ＳＶ2＊
（（１＋Ｐ＊σ）／（１＋π＊σ））                            ……（１８）
ＶH2
＝Ｂ＊ＶB2-0＊（１＋Ｇ＊π＊σ）＊ＳＶ2＊
（（１＋Ｐ＊σ）／（１＋π＊σ））                            ……（１９）
これら（１８）および（１９）式から、次式（２０）が成り立つ。
ＶB2-0＝ＩB2＊ＲHALL2
Ｇ＝（Ｒ22／Ｒ21）＋１      ……（２０）
なお、（２０）式中のＶB2-0は無応力時の駆動電圧である。また、Ｇは応力変動分相当の増幅率である。
したがって、図３に示す第１の実施形態における磁気ホールセンサー２０と同様に、１つのセンサーホール素子１１によって、応力検知と応力補正とを行うことができる。したがって、この場合も第１の実施形態と同等の作用効果を得ることができる。
【００５７】
＜第３の実施形態＞
次に、第３の実施形態における磁気ホールセンサー４０の具体的構成の一例を説明する。
図８は、第３の実施形態における磁気ホールセンサー４０の一例を示す概念図である。この第３の実施形態では、機械的応力に応じて変動するセンサーホール素子１１の定電流感度ＳＩを、パラメータＰａｒａｍ１およびパラメータＰａｒａｍ２としている。
つまり、第３の実施形態における応力検知部１４では、機械的応力による定電流感度ＳＩの変動に伴って変化するセンサーホール素子１１の起電力ＶH3を応力検知信号ＳOUTPUT1とする。この起電力ＶH3の変動に応じて応力検知を行い、応力検知信号ＳOUTPUT1に基づいて調整信号ＳADJを生成し、電流駆動部１２ａの駆動電流ＩDRIVEを調整する。
【００５８】
調整された駆動電流ＩDRIVEにより、センサーホール素子１１の定電流感度ＳＩの応力変動を補正する。これにより、補正後出力ＳOUTPUT2としてのセンサーホール素子１１の起電力ＶH3の応力変動が補正されることになって、応力の影響を受けないＩＣ出力ＶOUT3を得ることができる。
図９は、第３の実施形態における磁気ホールセンサー４０の具体的な回路の一例を示したものである。
【００５９】
この第３の実施形態における磁気ホールセンサー４０は、図９に示すように、一端が電源に接続され他端がセンサーホール素子１１に接続される電流調整可能な可変電流源４１と、バッファ（Ｂｕｆ）４２と、バッファ４２のバッファ出力Ｖ3を入力するアナログデジタル変換器４３と、ＤＳＰなどで構成されるデジタル演算部４４とを備える。
この第３の実施形態では、可変電流源４１により生成される駆動電流ＩB3は、応力検知用の駆動電流および、起電力発生用の駆動電流として動作する。
【００６０】
バッファ４２は、応力検知信号としてのセンサーホール素子１１の起電力ＶH3とバッファ４２の出力Ｖ3との差分を、バッファ出力Ｖ3として出力する。バッファ４２のバッファ出力Ｖ3は、アナログデジタル変換器４３に入力され、デジタル信号に変化された後、デジタル演算部４４に入力される。デジタル演算部４４は、入力されたバッファ出力に相当するデジタル信号に基づき、電流調整コードＣ3を変更する。この電流調整コードＣ3を変更することにより、可変電流源４１の電流値が変化する。つまり、センサーホール素子１１に供給する駆動電流ＩB3を調整することができる。
【００６１】
なお、図９において、可変電流源４１が図１の駆動部１２および補正部１５、図８の電流駆動部１２ａに対応し、バッファ４２、アナログデジタル変換器４３およびデジタル演算部４４が図１の応力検知部１４に対応している。
図１０は、図９のデジタル演算部４４の機能構成を示すブロック図であって、このデジタル演算部４４は、図１０に示すように、無応力時のバッファ出力Ｖ3-0の値をデジタル信号で表したデジタルコードを格納する記憶部４４ａと、無応力時の起電力発生用の駆動電流ＩB3-0の値をデジタル信号で表したデジタルコードである基本調整コードを格納する記憶部４４ｂと、を備える。
【００６２】
バッファ４２のバッファ出力Ｖ3は、アナログデジタル変換器４３に入力され、アナログデジタル変換器４３は、バッファ出力Ｖ3をデジタル変換してバッファ出力Ｖ3に応じたデジタルコードを出力する。
ここで、アナログデジタル変換器４３の出力、すなわち、バッファ出力Ｖ3に応じたデジタルコードを信号ｓＤとする。また、記憶部４４ａに格納した無応力時のバッファ出力Ｖ3-0の値を表すデジタルコードを信号ｓＥ、記憶部４４ｂに格納した無応力時の起電力発生用の駆動電流ＩB3-0の値を表す基本調整コードを信号ｓＦとする。
【００６３】
機械的応力が印加された状態では、信号ｓＤ（バッファ出力Ｖ3相当）は、信号ｓＥ（無応力時のバッファ出力Ｖ3-0の相当）と異なる値となる。これら信号ｓＤと信号ｓＥとの差分（ｓＤ−ｓＥ）は、応力変動相当の値を表す。
この差分（ｓＤ−ｓＥ）を、信号ｓＦ（基本調整コード）に加算し、加算結果を得る。この加算結果、つまり、（ｓＤ−ｓＥ＋ｓＦ）が、電流調整コードＣ3となる。
【００６４】
つまり、センサーホール素子１１に機械的応力が印加され、応力検知信号としての起電力ＶH3が増加した場合、駆動電流ＩB3は減少し、逆に起電力ＶH3が減少した場合、駆動電流ＩB3は増加する。
ここで、図９に示す磁気ホールセンサー４０において、センサーホール素子１１を定電流駆動した場合の起電力ＶH3は次式（２１）で表すことができる。
【００６５】
なお、（２１）式において、Ｐはピエゾホール係数、σは応力テンソル、Ｂは印加磁場、ＩB3-0は無応力時の駆動電流、ＳＩ0は無応力時の定電流感度である。
ＶH3＝Ｂ＊ＩB3-0＊ＳＩ0＊（１＋Ｐ＊σ）    ……（２１）
また、この起電力ＶH3が入力されるバッファ４２のバッファ出力Ｖ3は次式（２２）で表すことができる。
Ｖ3＝ＶH3＝Ｂ＊ＩB3-0＊ＳＩ0＊（１＋Ｐ＊σ）    ……（２２）
また、調整後の駆動電流ＩB3は、次式（２３）で表すことができる。なお、（２３）式中のＩB3は応力変動に伴う調整後の駆動電流、ＩB3-0は応力変動に伴う調整前の駆動電流である。
ＩB3＝ＩB3-0＊（１−Ｐ＊σ）    ……（２３）
電流調整コードＣ3により調整した後の駆動電流ＩB3をセンサーホール素子１１に供給することにより、機械的応力に依存しない起電力ＶH3を得ることができる。この起電力ＶH3は次式（２４）で表すことができる。
ＶH3＝Ｂ＊ＩB3-0＊（１−Ｐ＊σ）＊ＳＩ3＊（１＋Ｐ＊σ）      ……（２４）
（２４）式からわかるように、定電流感度ＳＩ3の応力変動分と駆動電流ＩB3に対する調整による変動分とが打ち消し合い、機械的応力に対して補正を行うことができる。
【００６６】
以上のように、パラメータＰａｒａｍ１とＰａｒａｍ２とに同じパラメータ、すなわち定電流感度ＳＩを用いた場合であっても、起電力ＶH3に対する応力補正を行うことができる。また、図９ではパラメータＰａｒａｍ１とＰａｒａｍ２に同じパラメータである定電流感度ＳＩを用いているが、パラメータは定電圧感度ＳＶでも抵抗ＲＥＳを用いても良い。
したがって、この場合も上記第１の実施形態と同等の作用効果を得ることができる。
なお、上記第１から第３の実施形態では、センサーホール素子１１を駆動するための駆動電流または駆動電圧といった駆動信号を補正することで、ＩＣ出力ＶOUTの変動を抑制する構成としている。したがって、メインパス１３をもたない磁気ホールセンサー１０であっても適用することができる。
【００６７】
＜第４の実施形態＞
次に、第４の実施形態における磁気ホールセンサー５０の具体的構成の一例を説明する。
図１１は、第４の実施形態における磁気ホールセンサー５０の一例を示す概念図である。この第４の実施形態では、機械的応力に応じて変動するセンサーホール素子１１のホール抵抗値ＲＥＳをパラメータＰａｒａｍ１、センサーホール素子１１の定電流感度ＳＩをパラメータＰａｒａｍ２としている。
センサーホール素子１１に機械的応力が印加された場合、ホール抵抗値ＲＥＳの変動を応力検知信号ＳOUTPUT1として応力検知を行い、応力検知信号ＳOUTPUT1に応じて調整信号ＳADJを生成し、メインパス１３の増幅率Ｇを調整する。調整された増幅率Ｇにより定電流感度ＳＩの応力変動を補正する。
【００６８】
その結果、補正後出力ＳOUTPUT2としてのＩＣ出力ＶOUT4における応力変動が補正されることになって、応力の影響を受けないＩＣ出力ＶOUT4を得ることができる。
図１１を具体化させた回路が図１２であり、メインパス５７を構成する、プリアンプ回路５７ａの増幅率を調整する具体的回路の一例を示したものである。
図１２に示すように、第４の実施形態における磁気ホールセンサー５０は、二つの駆動電流を有している。
【００６９】
すなわち、一端が電源に接続され他端がスイッチＳＷ５１に接続された定電流源５２と、一端が電源に接続され他端がスイッチＳＷ５３に接続された定電流源５４とを備えるとともに、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）５５と、デジタル演算部（ＤＳＰ；Digital Signal Processor）５６と、メインパス５７と、を備える。前記スイッチＳＷ５１およびＳＷ５３の他端がセンサーホール素子１１に接続され、センサーホール素子１１にかかる電圧が応力検知信号Ｖ4としてアナログデジタル変換器５５に入力される。
【００７０】
センサーホール素子１１の起電力ＶH4は、メインパス５７に入力され、メインパス５７の出力がＩＣ出力ＶOUT4となる。
メインパス５７は、センサーホール素子１１の起電力ＶH4を入力してこれを増幅するプリアンプ回路５７ａと、プリアンプ回路５７ａの出力からピークツーピーク値を検出するピークツーピーク回路５７ｂと、ピークツーピーク回路５７ｂの出力信号をサンプル／ホールドするサンプル／ホールド回路５７ｃと、出力バッファ回路（ＯｕｔＢｕｆ）５７ｄと、から構成される。なお、メインパス５７の構成はこれに限るものではない。
【００７１】
図１２において、スイッチＳＷ５１、定電流源５２、スイッチＳＷ５３および定電流源５４が、図１の駆動部１２および図１１の電流駆動部１２ａに対応し、アナログデジタル変換器５５およびデジタル演算部５６が図１の応力検知部１４および補正部１５に対応し、メインパス５７がメインパス１３に対応している。
図１２において、スイッチＳＷ５１およびＳＷ５３のいずれかを導通状態とすることによって、定電流源５２と定電流源５４とのいずれかをセンサーホール素子１１に接続し、センサーホール素子１１に駆動電流を供給するようになっている。
【００７２】
図１２では、定電流源５２により生成される駆動電流ＩB41を、応力検知用の駆動電流として用い、定電流源５４により生成される駆動電流ＩB42を印加される起電力発生用の駆動電流として用いている。
また、スイッチＳＷ５１を導通状態とし、応力検知用の駆動電流ＩB41をセンサーホール素子１１に供給したときの、スイッチＳＷ５１およびセンサーホール素子１１間の電圧が、センサーホール素子１１にかかる電圧Ｖ4としてアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）５５に入力される。デジタル演算部５６は、アナログデジタル変換器５５を介して、センサーホール素子１１にかかる電圧を入力し、この応力検知信号Ｖ4に基づき、メインパス５７を構成するプリアンプ回路５７ａの増幅率Ｇ4を調整する。
【００７３】
図１２に示す磁気ホールセンサー５０の補正は、以下の手順で行う。
まず、スイッチＳＷ５１を導通状態、スイッチＳＷ５３を開放状態とし、定電流源５２で生成される応力検知用の駆動電流ＩB41をセンサーホール素子１１に供給する。センサーホール素子１１に機械的応力が印加されると、センサーホール素子１１におけるホール抵抗値ＲＥＳの応力変動に伴い、応力検知信号Ｖ4が変化する。この応力検知信号Ｖ4は、次式（２５）で表すことができる。
Ｖ4＝ＩB41＊ＲHALL4＊（１＋π＊σ）    ……（２５）
なお（２５）式中のＲHALL4は無応力状態でのホール抵抗値ＲＥＳ、πはピエゾ抵抗係数、σは応力テンソルである。
センサーホール素子１１に対して例えば圧縮応力が印加された場合、応力検知信号Ｖ4は増加し、逆に引っ張り応力が印加された場合、応力検知信号Ｖ4は減少する。
【００７４】
アナログデジタル変換器５５は、応力検知信号Ｖ4をデジタル信号に変換する。この変換された応力検知信号Ｖ4はデジタル演算部５６に入力され、デジタル演算部５６は、応力検知信号Ｖ4に基づき、プリアンプ回路５７ａの増幅率調整コードＣ4を変更し、プリアンプ回路５７ａの増幅率を増幅率調整コードＣ4相当の値に変更する。
この増幅率調整コードＣ4に応じて、プリアンプ回路５７ａの増幅率が調整される。その結果、メインパス５７の出力、すなわち、磁気ホールセンサー５０のＩＣ出力ＶOUT4となる。
ここで、調整前の増幅率調整コードＣ4-0と、調整後の増幅率調整コードＣ4との間には、次式（２６）が成り立つ。
Ｇ4＝Ｇ4-0＊（１＋Ｇ＊π＊σ）    ……（２６）
【００７５】
なお、（２６）式中のＧは、帰還系全体のアナログデジタル変換器５５、デジタル演算部５６および増幅率調整コードＣ4に応じて調整された後のプリアンプ回路５７ａの増幅率の総和である。この増幅率Ｇは、例えばアナログデジタル変換器２５やデジタル演算部２６やプリアンプ回路５７ａのいずれかに持たせても良いし、各部で分担して持たせても良い。
【００７６】
センサーホール素子１１に機械的応力が印加され応力検知信号Ｖ4が増加した場合、増幅率Ｇ4は増加するようになる。逆に、応力検知信号Ｖ4が減少した場合、増幅率Ｇ4は減少するようになる。
次に、磁気ホールセンサー５０を用いて磁気検出を行う場合には、スイッチＳＷ５１を開放状態、スイッチＳＷ５３を導通状態として、定電流源５２をセンサーホール素子１１から切り離し、逆に定電流源５４をセンサーホール素子１１に接続する。これにより、起電力発生用の駆動電流ＩB42がセンサーホール素子１１に供給される。
ここで、センサーホール素子１１に機械的応力がかかっているため、センサーホール素子１１から得られる起電力ＶH4は、次式（２７）で表される。なお、（２７）式中のＳＩ13は機械的応力により変動した定電流感度を表す。また、Ｐはピエゾホール係数である。
ＶH4＝Ｂ＊ＩB42＊ＳＩ4＊（１＋Ｐ×σ）    ……（２７）
この起電力ＶH4が、メインパス５７に入力され、その出力がＩＣ出力ＶOUT4となる。このＩＣ出力ＶOUT4は、次式（２８）で表すことができる。
ＶOUT4
＝Ｂ＊ＩB42＊ＳＩ4＊（１＋Ｐ×σ）＊Ｇ4-0＊（１＋Ｇ＊π＊σ）                                                                                ……（２８）
【００７７】
上記第１の実施形態と同様に、ピエゾ抵抗係数πと増幅率Ｇ4との積の絶対値が、ピエゾホール係数Ｐの絶対値と等しくなるようにすることによって、定電流感度ＳＩ4の応力変動分とプリアンプ回路５７ａの増幅率Ｇ4の調整による変動分とが打ち消しあい、ＩＣ出力ＶOUT4において機械的応力に対する補正を行うことができる。
【００７８】
したがって、機械的応力によるホール抵抗値ＲＥＳの変動に伴う起電力ＶH4の変動を検知することで応力検知を行い、機械的応力による定電流感度の変動をメインパス５７に含まれるプリアンプ回路５７ａの増幅率を調整することにより、応力補正を行うことができる。
なお、図１２では、応力検知を行うための定電流源２２と、起電力を得るための可変電流源２４との２つを保持しているが、１つの駆動電流源でも可能である。
【００７９】
以上のように、1つのセンサーホール素子１１のみを使用する事により、ホール抵抗値ＲＥＳの変動に伴う起電力のＶH4の変動を検出することにより応力検知を行い、プリアンプ回路５７ａの増幅率を調整することにより、応力補正を行うことができる。したがって、この第４の実施形態における磁気ホールセンサー５０も、第１の実施形態と同等の作用効果を得ることができる。
【００８０】
＜第５の実施形態＞
次に、第５の実施形態における磁気ホールセンサー６０の具体的構成の一例を説明する。
図１３は、第５の実施形態における磁気ホールセンサー６０の一例を示す構成図である。この第５の実施形態では、定電流感度ＳＩをパラメータＰａｒａｍ１およびＰａｒａｍ２としている。
具体的には、機械的応力による定電流感度ＳＩの変動を、磁気ホールセンサー６０のＩＣ出力ＶOUT5を応力検知信号ＳOUTPUT1として用いることにより検出する。応力検知信号ＳOUTPUT1に基づき調整信号ＳADJを生成し、メインパス１３の増幅率Ｇを調整する。メインパス１３の増幅率Ｇを調整することにより、機械的応力による定電流感度ＳＩの変動に伴うセンサーホール素子１１の起電力ＶHの変動を補正し、ＩＣ出力ＶOUTを補正後出力ＳOUTPUT2とする。
【００８１】
図１３を具体化させた回路が図１４であり、メインパス６２を構成する、プリアンプ回路６２ａの増幅率を調整する具体的回路の一例を示したものである。
図１４に示すように、第５の実施形態における磁気ホールセンサー６０は、一端が電源に接続され他端がセンサーホール素子１１に接続される定電流源６１と、センサーホール素子１１の起電力ＶH5を入力し、所定の処理を行うメインパス６２と、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）６３と、デジタル演算部（ＤＳＰ；Digital Signal Processor）６４と、を備える。メインパス６２の出力がＩＣ出力ＶOUT5となる。
【００８２】
メインパス６２は、センサーホール素子１１の起電力ＶH5を入力してこれを増幅するプリアンプ回路６２ａと、プリアンプ回路６２ａの出力からピークツーピーク値を検出するピークツーピーク回路６２ｂと、ピークツーピーク回路６２ｂの出力信号をサンプル／ホールドするサンプル／ホールド回路６２ｃと、出力バッファ回路（ＯｕｔＢｕｆ）６２ｄと、から構成される。なお、メインパス６２の構成はこれに限るものではない。
【００８３】
アナログデジタル変換器６３は、メインパス６２から出力されるＩＣ出力ＶOUT5を応力検知信号Ｖ5として入力してこれをアナログデジタル変換し、デジタル演算部６４は、アナログデジタル変換器６３で変換された応力検知信号Ｖ5に基づき、応力変動分を抑制するように、メインパス６２を構成するプリアンプ回路６２ａを調整するための増幅率調整コードＣ5を変更する。
【００８４】
定電流源６１は応力検知用および磁気起電力発生用としての駆動電流ＩB15を生成する。
図１４において、定電流源６１が図１の駆動部１２および図１３の電流駆動部１２ａに対応し、メインパス６２が図１のメインパス１３に対応し、アナログデジタル変換器６３およびデジタル演算部６４が図１の応力検知部１４および補正部１５に対応している。
【００８５】
ここで、センサーホール素子１１の起電力をＶH5とすると、センサーホール素子１１に機械的応力が印加された場合の起電力ＶH5は、次式（２９）で表すことができる。なお、（２９）式中のＳＩ5は無応力状態でのセンサーホール素子１１の定電流感度、Ｐはピエゾ抵抗係数、σは応力テンソルである。
ＶH5＝Ｂ＊ＩB5＊ＳＩ5＊（１＋Ｐ＊σ）    ……（２９）
【００８６】
センサーホール素子１１に、機械的応力として例えば圧縮応力が印加された場合、応力検知信号Ｖ5は減少し、引っ張り応力が印加された場合、応力検知信号Ｖ5は増加する。
したがって、メインパス６２の出力電圧すなわち応力検知信号Ｖ5は、メインパス６２への入力電圧である起電力ＶH5とプリアンプ回路６２ａの増幅率Ｇ5とから次式（３０）で表すことができる。
Ｖ5＝Ｇ5-0＊ＶH5＝Ｇ5-0＊Ｂ＊ＩB5＊ＳＩ0＊（１＋Ｐ＊σ）    ……（３０）
なお、（３０）式中のＧ5-0は、メインパス６２の調整対象の増幅率、図１４の場合には、プリアンプ回路６２ａの調整前の増幅率である。
【００８７】
ここで、調整前のプリアンプ回路６２ａの増幅率Ｇ5および調整後のプリアンプ回路６２ａの増幅率Ｇ5-0には、次式（３１）の関係が成り立つ。
Ｇ5＝Ｇ5-0＊（１−Ｐ＊σ）    ……（３１）
なお、図１４において、フィードバック点は、メインパス６２を構成する最終段の機器である出力バッファ回路６２ｄの出力部分、すなわち、ＩＣ出力ＶOUT15を、応力検知信号Ｖ5として用いる場合について説明したが、これに限るものではなく、メインパス６２を構成するいずれかの機器の出力部分を、フィードバック点とすることも可能である。
【００８８】
センサーホール素子１１に、例えば引っ張り応力が印加され、応力検知信号Ｖ5が増加した場合、増幅率Ｇ5は減少し、逆に圧縮応力が印加され、応力検知信号Ｖ5が減少した場合、増幅率Ｇ5は増加するように調整される。なお、（３２）式中のＧ5-0は無応力時の増幅率である。
調整後のＩＣ出力ＶOUT5は、次式（３２）で表すことができる。
ＶOUT5＝Ｂ＊ＩB5＊ＳＩ5＊（１＋Ｐ＊σ）＊Ｇ5-0＊（１−Ｐ＊σ）
……（３２）
（３２）式から、定電流感度ＳＩの応力変動分とプリアンプ回路６２ａの増幅率調整による変動分とが打ち消し合い、ＩＣ出力ＶOUT5において機械的応力に対する補正ができることがわかる。
【００８９】
このように、センサーホール素子１１の定電流感度ＳＩの変動に伴う起電力ＶH5の変動から応力検知を行い、プリアンプ回路６２ａの増幅率Ｇ5を調整することによって、機械的応力によるセンサーホール素子１１の定電流感度ＳＩの変動を補正することができる。
したがって、1つのセンサーホール素子１１のみを使用する事により、起電力ＶH5の変動から応力検知を行い、プリアンプ回路６２ａの増幅率を調整することによって応力補正が可能となる。
【００９０】
よって、この第５の実施形態においても、上記第１の実施形態と同等の作用効果を得ることができる。
なお、この第５の実施形態では、メインパス６２のプリアンプ回路６２ａの増幅率を調整する場合について説明したが、これに限るものではなく、例えば、ピークツーピーク回路６２ｂや、サンプル／ホールド回路６２ｃ、出力バッファ回路６２ｄのいずれかにおいて増幅率を調整するように構成してもよい。また、各部で分担して調整するように構成してもよく、また、別途応力補正用のアンプをメインパス６２の構成要素として設けてもよく、この応力補正用のアンプは、メインパス６２ないではなくメインパス６２の出力側に設けてもよい。
【００９１】
また、メインパス１３を通した後の起電力ＶH5であるＩＣ出力ＶOUT5を応力検知信号Ｖ5とするのではなく、起電力ＶH5をそのまま応力検知信号Ｖ5として用いることも可能である。
【符号の説明】
【００９２】
１０、２０、３０、４０、５０、６０  磁気ホールセンサー
１１  センサーホール素子
１２  駆動部
１２ａ  電流駆動部
１２ｂ  電圧駆動部
１３、５７、６２  メインパス
１４  応力検知部
１５  補正部
２２、３２、５２、５４、６１  定電流源
２４、４１  可変電流源
３３  サンプル／ホールド回路
３４  アンプ
５７ａ、６２ａ  プリアンプ回路
２５、４３、５５、６３  アナログデジタル変換器
２６、４４、５６、６４  デジタル演算部
４２  バッファ
Ｉ  駆動電流
Ｐａｒａｍ１  パラメータ
Ｐａｒａｍ２  パラメータ
ＳOUTPUT1  応力検知信号
ＳOUTPUT2  補正後出力
ＶH  起電力
【図１】
2013130543.tif 000003
【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】
2013130543.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2013130543.tif 000013
【図１２】
2013130543.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2013130543.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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