(57)【要約】      （修正有）【課題】センサーの複数のブリッジ回路の出力信号を比較して検出対象の回転角を検出する検出回路において、比較結果の誤差を低減すると共に、高い精度で回転角を検出する検出回路、半導体集積回路装置、磁界回転角検出装置、及び、電子機器を提供する。【解決手段】第１のセンサーユニットの出力信号を増幅して、互いに逆相の増幅信号Ｃ１及びＣ２を出力する第１の増幅回路３１と、第２のセンサーユニットの出力信号を異なる増幅率で増幅して増幅信号Ｃ３を出力する第２の増幅回路３２と、増幅信号Ｃ１とＣ２とを比較するコンパレータ３３と、増幅信号Ｃ１と第２の増幅回路３２から出力される増幅信号Ｃ３とを比較するコンパレータ３４と、増幅信号Ｃ２と第２の増幅回路３２から出力される増幅信号Ｃ３とを比較するコンパレータ３５と、各コンパレータ３３〜３５の比較結果に基づいて検出対象の回転角を算出する回転角算出回路３６とを備える。【選択図】図４
2016180727.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブリッジ回路を有する第１のセンサーユニット及び第２のセンサーユニットが互いに所定の角度をなして配置されたセンサーに接続される検出回路であって、
前記第１のセンサーユニットの出力信号を第１の増幅率で増幅して、互いに逆相の第１の増幅信号及び第２の増幅信号を出力する第１の増幅回路と、
前記第２のセンサーユニットの出力信号を前記第１の増幅率と異なる第２の増幅率で増幅して、少なくとも１つの増幅信号を出力する第２の増幅回路と、
前記第１の増幅回路から出力される第１の増幅信号と第２の増幅信号とを比較する第１の比較回路と、
前記第１の増幅回路から出力される第１の増幅信号と前記第２の増幅回路から出力される増幅信号とを比較する第２の比較回路と、
前記第１の増幅回路から出力される第２の増幅信号と前記第２の増幅回路から出力される増幅信号とを比較する第３の比較回路と、
前記第１〜第３の比較回路の比較結果に基づいて検出対象の回転角を算出する回転角算出回路と、
を備える検出回路。
【請求項２】
前記第２の増幅率が、前記第１の増幅率の±３１／２倍又は±３−１／２倍である、請求項１記載の検出回路。
【請求項３】
前記第１の増幅回路が、前記第１のセンサーユニットの２つの出力信号をバランス増幅して、振幅が同一で互いに逆相の第１及び第２の増幅信号を出力する、請求項１又は２記載の検出回路。
【請求項４】
前記第１又は第２の増幅回路が、増幅率を調整するための可変抵抗器を含む、請求項１〜３のいずれか１項記載の検出回路。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項記載の検出回路を備える半導体集積回路装置。
【請求項６】
磁気抵抗効果素子のブリッジ回路を有する第１のセンサーユニット及び第２のセンサーユニットが互いに所定の角度をなして配置された磁気センサーと、
請求項１〜４のいずれか１項記載の検出回路と、
を備える磁界回転角検出装置。
【請求項７】
回転磁界を発生する回転体と、
請求項６記載の磁界回転角検出装置と、
を備える電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブリッジ回路を有するセンサーに接続されて検出対象の回転角を検出する検出回路に関する。また、本発明は、そのような検出回路を内蔵した半導体集積回路装置に関する。さらに、本発明は、磁気センサーと検出回路とを用いた磁界回転角検出装置、及び、そのような磁界回転角検出装置を用いた電子機器等に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、磁気抵抗効果素子（以下においては、「ＭＲ素子」ともいう）は、磁気抵抗効果のために、磁界の強さによって抵抗値が変化するという特性を有しており、ＭＲ素子に磁界が印加されると、その抵抗値は増加する。そこで、複数のＭＲ素子がブリッジ接続されたブリッジ回路を有する磁気センサーを用いて、回転磁界を発生する回転体の回転角を検出することが行われている。
【０００３】
回転体の回転角は、異なる角度で配置された複数のブリッジ回路の出力信号を比較することによって検出される。しかしながら、磁気センサーに含まれている複数のブリッジ回路の出力信号をコンパレーターに直接入力すると、コンパレーターに含まれているトランジスターの閾値電圧のばらつき等によって、比較結果に誤差を生じてしまう場合がある。
【０００４】
関連する技術として、特許文献１には、回路全体のオフセット電圧のばらつきを最小限に抑え、温度特性に優れる圧力検出装置が開示されている。この圧力検出装置においては、半導体式圧力センサーから出力される第１及び第２の出力電圧を入力する第１及び第２の演算増幅器と、第１及び第２の演算増幅器から出力される第１及び第２の増幅電圧を入力して第１及び第２の増幅電圧の差を増幅する第３の演算増幅器とから差動増幅回路が構成されると共に、第１及び第２の演算増幅器が、ワンパッケージ化された集積回路によって構成されている。
【０００５】
また、特許文献２には、拡散抵抗で形成された抵抗素子でゲインを設定する増幅回路において、入力信号の電圧変化に関わらず、ゲイン及び入出力特性のリニアリティを安定化させることが開示されている。この増幅回路は、基板上に形成される拡散層、及び、拡散層を囲むウエルを有する複数の拡散抵抗の抵抗値比に基づいてゲインを設定する増幅器と、ウエルの電位を、拡散抵抗の抵抗体のいずれかの端子から常時自己バイアスで供給する電位供給回路とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２４６８５４号公報（段落０００７−０００８、図３）
【特許文献２】特開２００９−８１６２５号公報（段落００１５−００１６、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１及び特許文献２には、１つのブリッジ回路の出力信号を増幅する増幅回路が開示されているが、複数のブリッジ回路の出力信号を異なる増幅率で増幅することは開示されていない。そこで、上記の点に鑑み、本発明の第１の目的は、センサーに含まれている複数のブリッジ回路の出力信号を比較して検出対象の回転角を検出する検出回路において、比較結果の誤差を低減すると共に、高い精度で検出対象の回転角を検出することである。
【０００８】
また、本発明の第２の目的は、そのような検出回路を内蔵した半導体集積回路装置を提供することである。さらに、本発明の第３の目的は、磁気センサーと検出回路とを用いた磁界回転角検出装置、及び、そのような磁界回転角検出装置を用いた電子機器等を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以上の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の１つの観点に係る検出回路は、ブリッジ回路を有する第１のセンサーユニット及び第２のセンサーユニットが互いに所定の角度をなして配置されたセンサーに接続される検出回路であって、第１のセンサーユニットの出力信号を第１の増幅率で増幅して、互いに逆相の第１の増幅信号及び第２の増幅信号を出力する第１の増幅回路と、第２のセンサーユニットの出力信号を第１の増幅率と異なる第２の増幅率で増幅して、少なくとも１つの増幅信号を出力する第２の増幅回路と、第１の増幅回路から出力される第１の増幅信号と第２の増幅信号とを比較する第１の比較回路と、第１の増幅回路から出力される第１の増幅信号と第２の増幅回路から出力される増幅信号とを比較する第２の比較回路と、第１の増幅回路から出力される第２の増幅信号と第２の増幅回路から出力される増幅信号とを比較する第３の比較回路と、第１〜第３の比較回路の比較結果に基づいて検出対象の回転角を算出する回転角算出回路とを備えている。
【００１０】
本発明の１つの観点によれば、センサーに含まれている複数のブリッジ回路の出力信号を複数の増幅回路によってそれぞれ増幅してから比較回路に入力することにより、比較回路に含まれているトランジスターの閾値電圧のばらつきやコモンモードノイズ等の影響を低減して、比較結果の誤差を低減することができる。また、それらのブリッジ回路の出力信号を異なる増幅率で増幅することにより、例えば、２つのセンサーユニットを用いて、４５°（１／８回転）ではなく、３０°（１／１２回転）の精度で回転角を算出できるので、高い精度で検出対象の回転角を検出することが可能である。
【００１１】
ここで、第２の増幅率が、第１の増幅率の±３１／２倍又は±３−１／２倍となるように設定されても良い。それにより、第１のセンサーユニットと第２のセンサーユニットとにおいて感度が等しい場合に、３０°（１／１２回転）の精度で回転角を算出するために適した増幅信号の振幅を得ることができる。
【００１２】
また、第１の増幅回路が、第１のセンサーユニットの２つの出力信号をバランス増幅して、振幅が同一で互いに逆相の第１及び第２の増幅信号を出力するようにしても良い。それにより、第１のセンサーユニットの２つの出力信号の振幅が異なっていても、等しい振幅を有する第１の増幅信号及び第２の増幅信号を得ることができる。
【００１３】
以上において、第１又は第２の増幅回路が、増幅率を調整するための可変抵抗器を含むようにしても良い。それにより、第１又は第２の増幅回路の増幅率を正確に調整することができる。
【００１４】
本発明の１つの観点に係る半導体集積回路装置は、上記いずれかの検出回路を備えている。このように、Ａ／Ｄ変換回路を使用しない検出回路を半導体集積回路装置に内蔵することにより、検出回路の小型化や低コスト化を達成することができる。
【００１５】
本発明の１つの観点に係る磁界回転角検出装置は、磁気抵抗効果素子のブリッジ回路を有する第１のセンサーユニット及び第２のセンサーユニットが互いに所定の角度をなして配置された磁気センサーと、上記いずれかの検出回路とを備えている。それにより、高い精度で検出対象の回転角を検出する磁界回転角検出装置を提供することができる。
【００１６】
本発明の１つの観点に係る電子機器は、回転磁界を発生する回転体と、上記の磁界回転角検出装置とを備えている。それにより、水道メーター、ガスメーター、又は、速度メーター等の電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る電子機器の構成の一部を示す側面図。
【図２】第１のセンサーユニットの構成及び配置方向を示す平面図。
【図３】第２のセンサーユニットの構成及び配置方向を示す平面図。
【図４】本発明の一実施形態に係る検出回路の構成例を示す回路図。
【図５】本発明の一実施形態に係る検出回路の動作を説明するための波形図。
【図６】検出信号Ｄ１〜Ｄ３によって表される回転体の回転角を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
本発明は、複数の検出素子をブリッジ接続して構成される複数のセンサーユニットが互いに所定の角度をなして配置されたセンサーを用いる電子機器に適用することができる。そのようなセンサーとしては、磁気センサー、圧力センサー、歪センサー、及び、ロードセル（力を検出するセンサー）等が該当する。以下においては、一例として、磁気センサーを用いる電子機器について説明する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態に係る電子機器の構成の一部を示す側面図である。この電子機器は、例えば、水道メーター、ガスメーター、又は、速度メーター等の電子機器であり、検出対象である回転体の回転角を検出することによって、水道水やガスの使用量を算出したり、自転車や自動車の速度等を算出する。
【００２０】
図１に示すように、電子機器は、磁石１０ａを有する回転体１０と、第１のセンサーユニット２１及び第２のセンサーユニット２２を有する磁気センサー２０とを含んでいる。さらに、電子機器は、図４に示す検出回路３０を含んでいる。
【００２１】
例えば、回転体１０は、水道水やガス等の流体の移動に伴って回転する羽根車に接続されている。あるいは、回転体１０は、モーターや車輪の回転軸であっても良い。回転体１０が回転すると、磁石１０ａが回転磁界を発生する。磁石１０ａのＮ極からＳ極に向けて形成される磁束線が通過する位置に、磁気センサー２０が配置されている。
【００２２】
磁気センサー２０の第１のセンサーユニット２１及び第２のセンサーユニット２２の各々は、ＭＲ素子のブリッジ回路を有する。ＭＲ素子は、磁気抵抗効果のために、磁界の強さによって抵抗値が変化するという特性を有しており、ＭＲ素子に磁界が印加されると、その抵抗値は増加する。
【００２３】
図２及び図３は、それぞれ第１及び第２のセンサーユニットの構成及び配置方向を示す平面図である。第１のセンサーユニット２１は、ブリッジ接続されたＭＲ素子Ｍ１〜Ｍ４を有している。また、第２のセンサーユニット２２は、ブリッジ接続されたＭＲ素子Ｍ５〜Ｍ８を有している。第１のセンサーユニット２１及び第２のセンサーユニット２２は、回転磁界を発生する回転体１０の回転軸Ｚに略直交する面内において、互いに略４５°の角度をなして配置されている。
【００２４】
図１に示すように、センサーユニット２１及び２２は、回転体１０の回転軸Ｚの方向において異なる位置を有する２つの面内にそれぞれ配置されても良い。その場合には、図２に示すように、回転軸ＺがＭＲ素子Ｍ１〜Ｍ４の略中心に位置すると共に、図３に示すように、回転軸ＺがＭＲ素子Ｍ５〜Ｍ８の略中心に位置することが望ましい。あるいは、センサーユニット２１及び２２は、同一面内に配置されても良い。その場合には、センサーユニット２１及び２２の基板上への実装が容易になる。
【００２５】
図２に示すように、ＭＲ素子Ｍ１とＭＲ素子Ｍ３との接続点は、高電位側のセンサー電源電位ＶＳに接続され、ＭＲ素子Ｍ２とＭＲ素子Ｍ４との接続点は、低電位側の電源電位（本実施形態においては、接地電位０Ｖとする）に接続されている。ＭＲ素子Ｍ１とＭＲ素子Ｍ２との接続点は、第１の出力端子に接続され、第１の出力端子から出力信号Ａ１が出力される。また、ＭＲ素子Ｍ３とＭＲ素子Ｍ４との接続点は、第２の出力端子に接続され、第２の出力端子から出力信号Ａ２が出力される。
【００２６】
図３に示すように、ＭＲ素子Ｍ５とＭＲ素子Ｍ７との接続点は、高電位側のセンサー電源電位ＶＳに接続され、ＭＲ素子Ｍ６とＭＲ素子Ｍ８との接続点は、低電位側の電源電位（本実施形態においては、接地電位０Ｖとする）に接続されている。ＭＲ素子Ｍ５とＭＲ素子Ｍ６との接続点は、第１の出力端子に接続され、第１の出力端子から出力信号Ｂ１が出力される。また、ＭＲ素子Ｍ７とＭＲ素子Ｍ８との接続点は、第２の出力端子に接続され、第２の出力端子から出力信号Ｂ２が出力される。
【００２７】
一般に、センサーユニット２１とセンサーユニット２２とが互いに略４５°の角度をなして配置される場合には、センサーユニット２１の出力信号Ａ１及びＡ２とセンサーユニット２２の出力信号Ｂ１及びＢ２とに基づいて、比較回路及び回転角算出回路を用いて、４５°（１／８回転）の精度で回転角を容易に算出することができる。
【００２８】
図４は、本発明の一実施形態に係る検出回路の構成例を示す回路図である。検出回路３０は、図１に示す磁気センサー２０に接続されて、磁気センサー２０と共に磁界回転角検出装置を構成する。それにより、高い精度で検出対象の回転角を検出する磁界回転角検出装置を提供することができる。また、磁界回転角検出装置は、図１に示すように回転磁界を発生する回転体１０と組み合わされて、回転体１０と共に電子機器を構成する。それにより、水道メーター、ガスメーター、又は、速度メーター等の電子機器を提供することができる。
【００２９】
図４に示すように、検出回路３０は、第１の増幅回路３１と、第２の増幅回路３２と、コンパレーター（比較回路）３３〜３５と、回転角算出回路３６と、センサー電源供給回路３７とを含んでいる。それらの回路は、半導体集積回路装置に内蔵されても良い。このように、Ａ／Ｄ変換回路を使用しない検出回路を半導体集積回路装置に内蔵することにより、検出回路の小型化や低コスト化を達成することができる。
【００３０】
第１の増幅回路３１は、図２に示す第１のセンサーユニット２１の出力信号Ａ１及びＡ２を第１の増幅率Ｇ１で増幅して、互いに逆相の第１の増幅信号Ｃ１及び第２の増幅信号Ｃ２を出力する。例えば、第１の増幅回路３１は、オペアンプ３１ａ及び３１ｂと、抵抗Ｒ１〜Ｒ３とを含んでいる。
【００３１】
抵抗Ｒ１は、オペアンプ３１ａの出力端子と反転入力端子との間に接続されている。抵抗Ｒ２は、オペアンプ３１ｂの出力端子と反転入力端子との間に接続されている。抵抗Ｒ３は、オペアンプ３１ａの反転入力端子とオペアンプ３１ｂの反転入力端子との間に接続されている。オペアンプ３１ａの非反転入力端子には、第１のセンサーユニット２１の出力信号Ａ１が入力され、オペアンプ３１ｂの非反転入力端子には、第１のセンサーユニット２１の出力信号Ａ２が入力される。
【００３２】
第１の増幅回路３１の増幅率Ｇ１は、オペアンプ３１ａ及び３１ｂのオープンループゲインが十分大きい場合に、次式（１）によって表される。
Ｇ１＝（Ｃ１−Ｃ２）／（Ａ１−Ａ２）
＝１＋（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ３  ・・・（１）
【００３３】
ここで、Ｒ１＝Ｒ２とすれば、第１の増幅率Ｇ１は、次式（２）によって表される。
Ｇ１＝１＋２Ｒ１／Ｒ３  ・・・（２）
その場合に、第１の増幅回路３１は、第１のセンサーユニット２１の２つの出力信号Ａ１及びＡ２をバランス増幅して、振幅が同一で互いに逆相の増幅信号Ｃ１及びＣ２を出力する。それにより、第１のセンサーユニット２１の２つの出力信号Ａ１及びＡ２の振幅が異なっていても、等しい振幅を有する増幅信号Ｃ１及びＣ２を得ることができる。
【００３４】
また、第２の増幅回路３２は、図３に示す第２のセンサーユニット２２の出力信号Ｂ１及びＢ２を第１の増幅率Ｇ１と異なる第２の増幅率Ｇ２で増幅して、少なくとも１つの増幅信号Ｃ３を出力する。例えば、第２の増幅回路３２は、オペアンプ３２ａ及び３２ｂと、抵抗Ｒ４〜Ｒ６とを含んでいる。
【００３５】
抵抗Ｒ４は、オペアンプ３２ａの出力端子と反転入力端子との間に接続されている。抵抗Ｒ５は、オペアンプ３２ｂの出力端子と反転入力端子との間に接続されている。抵抗Ｒ６は、オペアンプ３２ａの反転入力端子とオペアンプ３２ｂの反転入力端子との間に接続されている。オペアンプ３２ａの非反転入力端子には、第２のセンサーユニット２２の出力信号Ｂ１が入力され、オペアンプ３２ｂの非反転入力端子には、第２のセンサーユニット２２の出力信号Ｂ２が入力される。
【００３６】
第２の増幅回路３２の増幅率Ｇ２は、オペアンプ３２ａ及び３２ｂのオープンループゲインが十分大きい場合に、次式（３）によって表される。
Ｇ２＝１＋（Ｒ４＋Ｒ５）／Ｒ６  ・・・（３）
【００３７】
ここで、第２の増幅回路３２の増幅率Ｇ２は、第１の増幅回路３１の増幅率Ｇ１の±３１／２倍となるように設定されても良い。それにより、後で詳しく説明するように、第１のセンサーユニット２１と第２のセンサーユニット２２とにおいて感度が等しい場合に、３０°（１／１２回転）の精度で回転角を算出するために適した増幅信号Ｃ３の振幅を得ることができる。
【００３８】
例えば、式（２）においてＲ３≒２．７３×Ｒ１とし、かつ、式（３）においてＲ４＝Ｒ５＝Ｒ６とすれば、第１の増幅回路３１の増幅率Ｇ１は３１／２となり、第２の増幅回路３２の増幅率Ｇ２は３となる。従って、第２の増幅回路３２の増幅率Ｇ２は、第１の増幅回路３１の増幅率Ｇ１の３１／２倍となる。
【００３９】
以上においては、第１の増幅回路３１及び第２の増幅回路３２がバランス増幅を行う例について説明したが、第１の増幅回路３１及び第２の増幅回路３２において、バランス増幅以外の増幅動作を行う他の回路構成を用いても良い。また、第１の増幅回路３１又は第２の増幅回路３２が、抵抗Ｒ１〜Ｒ６の内の少なくとも１つとして、増幅率を調整するための可変抵抗器を含むようにしても良い。それにより、第１の増幅回路３１又は第２の増幅回路の増幅率を正確に調整することができる。図４においては、一例として、抵抗Ｒ３及びＲ６を可変抵抗器とする場合が示されている。
【００４０】
コンパレーター３３は、第１の増幅回路３１から出力される増幅信号Ｃ１と増幅信号Ｃ２とを比較して、比較結果を表す検出信号Ｄ１を出力する。検出信号Ｄ１は、増幅信号Ｃ１が増幅信号Ｃ２よりも大きいときにハイレベルとなり、増幅信号Ｃ１が増幅信号Ｃ２よりも小さいときにローレベルとなる。
【００４１】
コンパレーター３４は、第１の増幅回路３１から出力される増幅信号Ｃ１と第２の増幅回路３２から出力される増幅信号Ｃ３とを比較して、比較結果を表す検出信号Ｄ２を出力する。検出信号Ｄ２は、増幅信号Ｃ３が増幅信号Ｃ１よりも大きいときにハイレベルとなり、増幅信号Ｃ３が増幅信号Ｃ１よりも小さいときにローレベルとなる。
【００４２】
コンパレーター３５は、第１の増幅回路３１から出力される増幅信号Ｃ２と第２の増幅回路３２から出力される増幅信号Ｃ３とを比較して、比較結果を表す検出信号Ｄ３を出力する。検出信号Ｄ３は、増幅信号Ｃ３が増幅信号Ｃ２よりも大きいときにハイレベルとなり、増幅信号Ｃ３が増幅信号Ｃ２よりも小さいときにローレベルとなる。
【００４３】
回転角算出回路３６は、例えば、論理回路及び不揮発性メモリー等で構成される。回転角算出回路３６は、コンパレーター３３〜３５の比較結果である検出信号Ｄ１〜Ｄ３に基づいて、図１に示す回転体１０の回転角を算出する。例えば、不揮発性メモリーに記憶されたルックアップテーブルに、検出信号Ｄ１〜Ｄ３の値に対応して回転角の値が格納されており、回転角算出回路３６は、ルックアップテーブルを参照することにより、検出信号Ｄ１〜Ｄ３の値に対応する回転角の値を読み出す。
【００４４】
センサー電源供給回路３７は、例えば、定電圧発生回路及びボルテージフォロワー等で構成される。センサー電源供給回路３７は、図２に示す第１のセンサーユニット２１と、図３に示す第２のセンサーユニット２２と、図４に示す第１の増幅回路３１及び第２の増幅回路３２と、コンパレーター３３〜３５とを含むアナログ回路に、センサー電源電位ＶＳを供給する。
【００４５】
ここで、センサー電源供給回路３７は、システムクロック信号に同期して所定の期間だけセンサー電源電位ＶＳをアナログ回路に供給することにより、アナログ回路を間欠駆動しても良い。センサー電源電位ＶＳを供給する期間をシステムクロック信号の１周期よりも短くすることによって、アナログ回路において消費される電力を大幅に低減することができる。
【００４６】
次に、センサーの出力信号に基づいて検出対象の回転角を算出する原理について説明する。
図５は、本発明の一実施形態に係る検出回路の動作を説明するための波形図である。図５において、横軸は、回転体の回転角θを表している。図５（ａ）には、図２に示す第１のセンサーユニット２１の出力信号Ａ１及びＡ２の波形と、図３に示す第２のセンサーユニット２２の出力信号Ｂ１の波形とが示されている。
【００４７】
図５（ｂ）には、図４に示す第１の増幅回路３１から出力される増幅信号Ｃ１及びＣ２の波形と、第２の増幅回路３２から出力される増幅信号Ｃ３の波形とが示されている。増幅信号Ｃ１及びＣ２の振幅をＡとすると、増幅信号Ｃ１及びＣ２の電位は、次式で表される。
Ｃ１＝Ａｓｉｎ２θ
Ｃ２＝−Ａｓｉｎ２θ
また、増幅信号Ｃ３の振幅をＢとすると、増幅信号Ｃ３の電位は、次式で表される。
Ｃ３＝−Ｂｃｏｓ２θ
【００４８】
３０°（１／１２回転）の精度で回転体の回転角を検出するために、回転体の回転角θが３０°であるときに、増幅信号Ｃ２の電位と増幅信号Ｃ３の電位とが等しくなるように、センサーユニット２１の出力信号Ａ２の増幅率とセンサーユニット２２の出力信号Ｂ１の増幅率との比が設定される。
−Ａｓｉｎ６０°＝−Ｂｃｏｓ６０°
∴Ｂ／Ａ＝ｓｉｎ６０°／ｃｏｓ６０°＝ｔａｎ６０°＝３１／２
∴Ｂ＝３１／２Ａ
従って、センサーユニット２１の出力信号Ａ２の増幅率とセンサーユニット２２の出力信号Ｂ１の増幅率との比は、１：３１／２（約１．７３）となる。
【００４９】
また、回転体の回転角θが６０°であるときに、増幅信号Ｃ１の電位と増幅信号Ｃ３の電位とが等しくなるように、センサーユニット２１の出力信号Ａ１の増幅率とセンサーユニット２２の出力信号Ｂ１の増幅率との比が設定される。
Ａｓｉｎ１２０°＝−Ｂｃｏｓ１２０°
∴Ｂ／Ａ＝−ｓｉｎ１２０°／ｃｏｓ１２０°＝−ｔａｎ１２０°＝３１／２
∴Ｂ＝３１／２Ａ
従って、センサーユニット２１の出力信号Ａ１の増幅率とセンサーユニット２２の出力信号Ｂ１の増幅率との比は、１：３１／２（約１．７３）となる。
【００５０】
なお、増幅信号Ｃ３の極性を逆転しても３０°（１／１２回転）の精度で回転体の回転角を検出することができるので、センサーユニット２１の出力信号Ａ１及びＡ２の増幅率とセンサーユニット２２の出力信号Ｂ１の増幅率との比を、１：−３１／２としても良い。
【００５１】
増幅信号Ｃ１と増幅信号Ｃ２とを比較することにより、図５（ｃ）に示す検出信号Ｄ１が生成される。また、増幅信号Ｃ３と増幅信号Ｃ１とを比較することにより、図５（ｃ）に示す検出信号Ｄ２が生成される。さらに、増幅信号Ｃ３と増幅信号Ｃ２とを比較することにより、図５（ｃ）に示す検出信号Ｄ３が生成される。
【００５２】
図６は、検出信号Ｄ１〜Ｄ３によって表される回転体の回転角を示す図である。図６に示すように、検出信号Ｄ１〜Ｄ３の３ビットのデータによって、１８０°内における６つの角度範囲を識別することができる。各角度範囲は、３０°（１／１２回転）となっている。図４に示す回転角算出回路３６は、検出信号Ｄ１〜Ｄ３に基づいて、回転体の回転角を表す回転角データを算出する。さらに、回転角算出回路３６は、回転角データを単位時間において積分することにより、水道水やガスの使用量、又は、自転車や自動車の速度等を求めることができる。
【００５３】
本実施形態によれば、センサーに含まれている複数のブリッジ回路の出力信号を複数の増幅回路によってそれぞれ増幅してからコンパレーターに入力することにより、コンパレーターに含まれているトランジスターの閾値電圧のばらつきやコモンモードノイズ等の影響を低減して、比較結果の誤差を低減することができる。また、それらのブリッジ回路の出力信号を異なる増幅率で増幅することにより、例えば、２つのセンサーユニットを用いて、４５°（１／８回転）ではなく、３０°（１／１２回転）の精度で回転角を算出できるので、高い精度で検出対象の回転角を検出することが可能である。
【００５４】
上記の実施形態においては、図２に示すセンサーユニット２１が図４に示す第１の増幅回路３１に接続され、図３に示すセンサーユニット２２が図４に示す第２の増幅回路３２に接続される場合について説明した。しかしながら、センサーユニット２１が第２の増幅回路３２に接続され、センサーユニット２２が第１の増幅回路３１に接続されても良い。
【００５５】
その場合には、第２の増幅回路３２の増幅率が、第１の増幅回路３１の増幅率の±３−１／２倍となるように設定されても良い。それにより、第１のセンサーユニット２１と第２のセンサーユニット２２とにおいて感度が等しい場合に、３０°（１／１２回転）の精度で回転角を算出するために適した増幅信号Ｃ３の振幅を得ることができる。
【００５６】
このように、本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、当該技術分野において通常の知識を有する者によって、本発明の技術的思想内で多くの変形が可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１０…回転体、１０ａ…磁石、２０…磁気センサー、２１、２２…センサーユニット、３０…検出回路、３１、３２…増幅回路、３１ａ〜３２ｂ…オペアンプ、３１〜３５…コンパレーター、３６…回転角算出回路、３７…センサー電源供給回路、Ｍ１〜Ｍ８…ＭＲ素子、Ｒ１〜Ｒ６…抵抗
【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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