(57)【要約】【課題】磁気抵抗素子に入力される外部磁場を検出する磁気センサを提供する。【解決手段】第１磁気抵抗素子を有する第１磁気抵抗センサと、第１磁気抵抗素子の駆動状態を第１状態又は第２状態に切り替える駆動切替部と、第１状態における第１磁気抵抗センサの第１出力信号と、第２状態における第１磁気抵抗センサの第２出力信号とに基づいて、磁気信号を検出する磁気検出部とを備える磁気センサを提供する。また、駆動切替部は、第１状態において、第１磁気抵抗素子を第１駆動電圧で駆動させ、第２状態において、第１磁気抵抗素子を第２駆動電圧で駆動させてよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１磁気抵抗素子を有する第１磁気抵抗センサと、
前記第１磁気抵抗素子の駆動状態を第１状態又は第２状態に切り替える駆動切替部と、
前記第１状態における前記第１磁気抵抗センサの第１出力信号と、前記第２状態における前記第１磁気抵抗センサの第２出力信号とに基づいて、磁気信号を検出する磁気検出部と
を備える磁気センサ。
【請求項２】
前記駆動切替部は、前記第１状態において、前記第１磁気抵抗素子を第１駆動電圧で駆動させ、前記第２状態において、前記第１磁気抵抗素子を第２駆動電圧で駆動させる
請求項１に記載の磁気センサ。
【請求項３】
前記磁気検出部は、前記第１駆動電圧に対する前記第２駆動電圧の比を用いた、前記第１出力信号および前記第２出力信号の演算により、前記磁気信号を検出する
請求項２に記載の磁気センサ。
【請求項４】
前記第１磁気抵抗センサは、前記第１磁気抵抗素子と異なる第２磁気抵抗素子を有し、
前記駆動切替部は、前記第１状態において、前記第１磁気抵抗素子と前記第２磁気抵抗素子とを直列に接続し、前記第２状態において、前記第１磁気抵抗素子と前記第２磁気抵抗素子とを並列に接続する
請求項１に記載の磁気センサ。
【請求項５】
前記第１磁気抵抗センサと異なる第２磁気抵抗センサを更に備え、
前記磁気検出部は、
前記第１磁気抵抗センサおよび前記第２磁気抵抗センサのいずれか一方が出力した信号を予め定められた値で乗算する乗算部と、
前記乗算部の出力した信号と、前記第１磁気抵抗センサおよび前記第２磁気抵抗センサのいずれか他方が出力した信号とに基づいて、差動増幅信号を出力する差動増幅器と、
前記差動増幅信号の低周波成分以外を除去するローパスフィルタと
を備える
請求項２に記載の磁気センサ。
【請求項６】
前記駆動切替部は、
前記第１磁気抵抗センサおよび前記第２磁気抵抗センサを第１駆動電圧又は第２駆動電圧で駆動させる駆動部と、
前記第１磁気抵抗センサを前記第１駆動電圧で駆動させ、前記第２磁気抵抗センサを前記第２駆動電圧で駆動させる前記第１状態と、前記第１磁気抵抗センサを前記第２駆動電圧で駆動させ、前記第２磁気抵抗センサを前記第１駆動電圧で駆動させる前記第２状態とを切り替える第１チョッパ切替部を更に備える
請求項５に記載の磁気センサ。
【請求項７】
前記第１磁気抵抗センサの出力信号を前記差動増幅器に、前記第２磁気抵抗センサの出力信号を前記乗算部に出力させる第１の期間と、前記第１磁気抵抗センサの出力信号を前記乗算部に、前記第２磁気抵抗センサの出力信号を前記差動増幅器に出力させる第２の期間とを切り替える第２チョッパ切替部を更に備える
請求項６に記載の磁気センサ。
【請求項８】
前記第１磁気抵抗素子は、ＴＭＲ素子又は縦型ＧＭＲ素子である請求項１から７のいずれか一項に記載の磁気センサ。
【請求項９】
第１磁気抵抗素子を第１駆動電圧で駆動して、前記第１磁気抵抗素子から第１出力信号を取得する段階と、
前記第１磁気抵抗素子を前記第１駆動電圧と異なる第２駆動電圧で駆動して、前記第１磁気抵抗素子から第２出力信号を取得する段階と、
前記第１出力信号と前記第２出力信号に基づいて、磁気信号を検出する段階と、
を備える磁気検出方法。
【請求項１０】
第１磁気抵抗素子を第１駆動電流で駆動して、前記第１磁気抵抗素子から第１出力信号を取得する段階と、
前記第１磁気抵抗素子を前記第１駆動電流と異なる第２駆動電流で駆動して、前記第１磁気抵抗素子から第２出力信号を取得する段階と、
前記第１出力信号と前記第２出力信号に基づいて、磁気信号を検出する段階と、
を備える磁気検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気センサおよび磁気検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、外部磁場を検出する磁気センサにおいて、磁気抵抗素子に入力される外部磁場を変調することにより、１／ｆノイズをキャンセルしていた（例えば、非特許文献１，２参照）。
非特許文献１  Ｄｕａｎ，Ｈ．；Ｇｕｐｔａ，Ａ．；Ｌｉ，Ｙ．；Ｔｓｅｎｇ，Ｈ．Ｗ．；ｖａｎＤｏｖｅｒ，Ｒ．Ｂ．、"Ｄｅｓｉｇｎ  ａｎｄ  Ｖａｌｉｄａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｈｉｇｈ−Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  Ｃｈｏｐｐｅｒ  ｆｏｒ  Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ  Ｓｅｎｓｏｒｓ"、Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ，ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ，Ｖｏｌｕｍｅ：４８，Ｉｓｓｕｅ：９，ｐａｇｅ．２４６１−２４６６．２０１２年４月２５日
非特許文献２  Ｖａｎ−Ｓｕ  Ｌｕｏｎｇ；  Ｃｈｉｎ−Ｈｓｉｕｎｇ  Ｃｈａｎｇ  ；  Ｊｅｎ−Ｔｚｏｎｇ  Ｊｅｎｇ  ；  Ｃｈｉｈ−Ｃｈｅｎｇ  Ｌｕ  ；  Ｊｅｎ−Ｈｗａ  Ｈｓｕ  ；  Ｃｈｉｎｇ−Ｒａｙ  Ｃｈａｎｇ、"Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｌｏｗ−Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｎｏｉｓｅ  ｉｎ  Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ−Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  Ｓｅｎｓｏｒｓ  Ｗｉｔｈ  ａ  Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ"、Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ，  ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ、Ｖｏｌｕｍｅ：５０，Ｉｓｓｕｅ：１１、２０１４年１１月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の磁気センサは、１／ｆノイズをキャンセルするために磁気抵抗素子に入力される外部磁場を変調しなければならず、複雑な構成を有する必要があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様においては、第１磁気抵抗素子を有する第１磁気抵抗センサと、第１磁気抵抗素子の駆動状態を第１状態又は第２状態に切り替える駆動切替部と、第１状態における第１磁気抵抗センサの第１出力信号と、第２状態における第１磁気抵抗センサの第２出力信号とに基づいて、磁気信号を検出する磁気検出部とを備える磁気センサを提供する。
【０００５】
本発明の第２の態様においては、第１磁気抵抗素子を第１駆動電圧で駆動して、第１磁気抵抗素子から第１出力信号を取得する段階と、第１磁気抵抗素子を第１駆動電圧と異なる第２駆動電圧で駆動して、第１磁気抵抗素子から第２出力信号を取得する段階と、第１出力信号と第２出力信号に基づいて、磁気信号を検出する段階と、を備える磁気検出方法を提供する。
【０００６】
本発明の第３の態様においては、第１磁気抵抗素子を第１駆動電流で駆動して、第１磁気抵抗素子から第１出力信号を取得する段階と、第１磁気抵抗素子を第１駆動電流と異なる第２駆動電流で駆動して、第１磁気抵抗素子から第２出力信号を取得する段階と、第１出力信号と第２出力信号に基づいて、磁気信号を検出する段階と、を備える磁気検出方法を提供する。
【０００７】
なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１に係る磁気センサ１００の構成の一例を示す。
【図２】駆動電圧と磁気抵抗比との関係を示す。
【図３】実施例１に係る磁気信号とフリッカーノイズとの関係を示す。
【図４】実施例２に係る磁気センサ１００の構成の一例を示す。
【図５Ａ】第１状態に設定された磁気抵抗センサ１０の一例を示す。
【図５Ｂ】第２状態に設定された磁気抵抗センサ１０の一例を示す。
【図６Ａ】実施例３に係る磁気センサ１００の構成の一例を示す。
【図６Ｂ】実施例３に係る磁気センサ１００の第１状態における接続関係を示す。
【図６Ｃ】実施例３に係る磁気センサ１００の第２状態における接続関係を示す。
【図７】実施例３に係る磁気信号とフリッカーノイズとの関係を示す。
【図８Ａ】磁気抵抗センサ１０の構成の一例を示す。
【図８Ｂ】磁気抵抗センサ１０の構成の一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１０】
［実施例１］
図１は、実施例１に係る磁気センサ１００の構成の一例を示す。本例の磁気センサ１００は、磁気抵抗センサ１０、駆動切替部２０および磁気検出部３０を備える。
【００１１】
磁気抵抗センサ１０は、磁気抵抗素子を有する。磁気抵抗センサ１０は、磁気抵抗素子が検出した外部磁場に応じた出力信号を生成する。磁気抵抗センサ１０は、生成した出力信号を磁気検出部３０に出力する。本明細書において、磁気抵抗センサ１０が出力する信号を出力信号と称する。出力信号には、フリッカーノイズにより生じたノイズ信号が含まれる。フリッカーノイズとは、いわゆる１／ｆノイズである。
【００１２】
駆動切替部２０は、磁気抵抗センサ１０を予め定められた駆動電圧で駆動する。また、駆動切替部２０は、磁気抵抗センサ１０の駆動状態を切り替える。一例において、駆動切替部２０は、タイミングφ１において、磁気抵抗センサ１０が有する磁気抵抗素子の駆動状態を第１状態に設定する。また、駆動切替部２０は、タイミングφ２において、磁気抵抗センサ１０が有する磁気抵抗素子の駆動状態を第２状態に設定する。駆動切替部２０は、磁気抵抗センサ１０の駆動状態を、第１状態および第２状態の何れかに切り替える。
【００１３】
例えば、駆動切替部２０は、タイミングφ１において、駆動電圧αＶで磁気抵抗センサ１０を駆動する。また、駆動切替部２０は、タイミングφ２において、駆動電圧ＮαＶで磁気抵抗センサ１０を駆動する。即ち、本例の第１状態は、磁気抵抗センサ１０が駆動電圧αＶで駆動している状態を指す。また、本例の第２状態は、磁気抵抗センサ１０が駆動電圧ＮαＶで駆動している状態を指す。
【００１４】
また、磁気抵抗センサ１０は、電流により駆動されてもよい。この場合、駆動切替部２０は、タイミングφ１において、駆動電流αＩで磁気抵抗センサ１０を駆動する。また、駆動切替部２０は、タイミングφ２において、駆動電流ＮαＩで磁気抵抗センサ１０を駆動する。即ち、電流駆動時の第１状態は、磁気抵抗センサ１０が駆動電流αＩで駆動している状態を指す。また、電流駆動時の第２状態は、磁気抵抗センサ１０が駆動電流ＮαＩで駆動している状態を指す。
【００１５】
磁気検出部３０は、磁気抵抗センサ１０の出力信号から検出対象の磁気信号を検出する。また、磁気検出部３０は、磁気抵抗センサ１０が出力した複数の信号に基づく演算処理により、磁気信号を検出してもよい。一例において、磁気検出部３０は、第１状態における磁気抵抗センサ１０の第１出力信号と、第２状態における磁気抵抗センサ１０の第２出力信号とに基づいて、磁気信号を検出する。例えば、磁気検出部３０は、第１駆動電圧に対する第２駆動電圧の比を用いた、第１出力信号および第２出力信号の演算により、磁気信号を検出する。本明細書において、磁気信号とは、出力信号からノイズ信号を除いた信号を指す。
【００１６】
図２は、駆動電圧と磁気抵抗（ＭＲ：Ｍａｇｎｅｔｏ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）比との関係を示す。縦軸は磁気抵抗素子の駆動電圧を示し、横軸は磁気抵抗素子のＭＲ比を示す。本例の駆動電圧は、１接合あたりの磁気抵抗素子に対する駆動電圧を示す。
【００１７】
ＭＲ比は、駆動電圧の上昇に伴い低下する傾向にある。磁気抵抗センサ１０は、磁化の固定された固定層と、磁化が外部磁場に応じて変化する自由層とを有する。駆動電圧を大きくすると、磁化した電子が、磁気抵抗センサ１０の固定層と自由層とを行き来して、磁気抵抗センサ１０の分極率が下がる。磁気抵抗センサ１０の分極率が下がると、磁気抵抗センサ１０の感度が下がる。磁気抵抗素子の中でも、トンネル磁気抵抗（ＴＭＲ：Ｔｕｎｎｅｌ  Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子や縦型巨大磁気抵抗（ＧＭＲ：Ｇｉａｎｔ  Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子といった、固定（ピント）層から自由（フリー）層の向きに電流を流す磁気抵抗素子において適用される。
【００１８】
駆動電圧Ｖｌｏｗにおいて、磁気抵抗センサ１０の出力電圧は、Ｖ１＝ａＢ＋Ｎｆで示される。また、駆動電圧Ｖｈｉｇｈにおいて、磁気抵抗センサ１０の出力電圧は、Ｖ２＝ｂＢ＋２Ｎｆで示される。駆動電圧Ｖｈｉｇｈは、駆動電圧Ｖｌｏｗの２倍（即ち、Ｖｈｉｇｈ＝２Ｖｌｏｗ）である。Ｂは、磁気抵抗センサ１０にかかる磁場であり、Ｎｆは、第１状態における磁気抵抗センサ１０のフリッカーノイズである。係数ａは、第１状態における磁気抵抗センサ１０の磁気感度である。係数ｂは、第２状態における磁気抵抗センサ１０の磁気感度である。
【００１９】
ここで、２Ｖ１−Ｖ２を計算すると、２Ｖ１−Ｖ２＝（２ａ−ｂ）Ｂとなる。異なる駆動電圧ＶｌｏｗおよびＶｈｉｇｈにおいて、磁気抵抗素子の感度比が同じであれば、ｂ＝２ａとなり打ち消される。しかしながら、本例のＭＲ比と駆動電圧との関係が示す通り、駆動電圧に応じて、感度比が異なる。そのため、ｂ−２ａの項が打ち消されずに信号が残るので、２Ｖ１−Ｖ２を算出できる。よって、フリッカーノイズを除去した感度を取得することができる。
【００２０】
図３は、実施例１に係る磁気信号とフリッカーノイズとの関係を示す。磁気抵抗センサ１０の出力信号は、タイミングφ１においてＮ倍されている。また、磁気抵抗センサ１０の出力信号は、タイミングφ２においてＮ倍せずにそのまま出力されている。
【００２１】
本例のタイミングチャートは、磁気抵抗センサ１０の出力信号をＮ倍した際に、タイミングφ１とタイミングφ２のタイミングに応じて、信号レベルが変化することを示している。また、タイミングφ１およびタイミングφ２において、同一の磁気抵抗センサ１０の出力信号を示しているので、タイミングφ１とタイミングφ２とでノイズレベルが同一である。したがって、タイミングφ１における出力信号をＮ倍したものを、タイミングφ２における出力信号で差し引くことにより（即ち、Ｎ・φ１−φ２）、磁気抵抗センサ１０の磁気信号成分のみを取り出すことができる。
【００２２】
実施例１に係る磁気センサ１００は、外部磁場の変調を行うことなく１／ｆノイズをキャンセルした信号を出力する。そのため、単純かつ小型な構成で１／ｆノイズをキャンセルできる。また変調に磁場ではなく駆動電圧を変動させることから、精度よく１／ｆノイズをキャンセルした信号を出力することができる。
【００２３】
［実施例２］
図４は、実施例２に係る磁気センサ１００の構成の一例を示す。本例の磁気センサ１００は、磁気抵抗センサ１０、駆動切替部２０および磁気検出部３０を備える。また、駆動切替部２０は、駆動部２１および切替部２２を備える。
【００２４】
駆動部２１は、磁気抵抗センサ１０を予め定められた駆動電圧で駆動させる。本例の駆動部２１は、磁気抵抗センサ１０を駆動するための駆動電圧を一定にしている。即ち、本例の駆動部２１は、タイミングφ１およびタイミングφ２において、駆動電圧を変化させていない。
【００２５】
切替部２２は、磁気抵抗センサ１０が有する磁気抵抗素子の接続を切り替える。一例において、切替部２２は、磁気抵抗センサ１０が２以上の磁気抵抗素子を有する場合に、第１状態に対応する接続関係と、第２状態に対応する接続関係とを切り替える。例えば、切替部２２は、第１状態において磁気抵抗素子を直列に接続し、第２状態において磁気抵抗素子を並列に接続する。
【００２６】
図５Ａは、第１状態に設定された磁気抵抗センサ１０の一例を示す。本例の磁気抵抗センサ１０は、直列に接続された磁気抵抗素子１１ａおよび磁気抵抗素子１１ｂを有する。図５Ｂは、第２状態に設定された磁気抵抗センサ１０の一例を示す。本例の磁気抵抗センサ１０は、並列に接続された磁気抵抗素子１１ａおよび磁気抵抗素子１１ｂを有する。本例の磁気抵抗センサ１０は、３つのスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３を有する。なお、本例の磁気抵抗センサ１０は、２つの磁気抵抗素子１１を有するが、３以上の磁気抵抗素子１１を有してよい。
【００２７】
磁気抵抗センサ１０は、タイミングφ１において、磁気抵抗素子１１ａおよび磁気抵抗素子１１ｂを直列に接続して、第１状態に設定する。また、磁気抵抗センサ１０は、タイミングφ２において、磁気抵抗素子１１ａおよび磁気抵抗素子１１ｂを並列に接続して、第２状態に設定する。
【００２８】
第１状態と第２状態の切替は、駆動切替部２０により行われてよい。この場合、第１の状態において、駆動切替部２０は、スイッチＳＷ２をオンし、スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ３をオフする。また、第２の状態において、駆動切替部２０は、スイッチＳＷ２をオフし、スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ３をオンする。
【００２９】
ここで、磁気抵抗素子１１ａおよび磁気抵抗素子１１ｂを直列に接続した場合と、並列に接続した場合とで、磁気抵抗センサ１０のＭＲ比は変化する。このように、磁気抵抗センサ１０の接続関係を切り替えることにより、ＭＲ比を切り替えることができる。即ち、本例の磁気センサ１００は、第１状態と第２状態とでＭＲ比を変調するので、実施例１の場合と同様にノイズ信号を除去した磁気信号を得ることができる。実施例２も、実施例１と同様の効果が得られる。
【００３０】
［実施例３］
図６Ａは、実施例３に係る磁気センサ１００の構成の一例を示す。本例の磁気センサ１００は、２つの磁気抵抗センサ１０ａ，１０ｂを備える。
【００３１】
磁気抵抗センサ１０ａは、磁気抵抗センサ１０の一例であり、１又は複数の磁気抵抗素子を有する。磁気抵抗センサ１０ｂは、磁気抵抗センサ１０の一例であり、１又は複数の磁気抵抗素子を有する。磁気抵抗センサ１０ａおよび磁気抵抗センサ１０ｂは、同一の構造を有してよい。但し、磁気抵抗センサ１０ａの出力信号に含まれるノイズ信号と、磁気抵抗センサ１０ｂの出力信号に含まれるノイズ信号とは異なる。
【００３２】
駆動部２１は、磁気抵抗センサ１０ａおよび磁気抵抗センサ１０ｂを異なる駆動電圧で駆動させる。例えば、駆動部２１は、磁気抵抗センサ１０ａを第１駆動電圧で駆動させ、磁気抵抗センサ１０ｂを第２駆動電圧で駆動させる。
【００３３】
切替部２２は、時分割で回路の接続関係を切り替えるチョッパ回路を有する。切替部２２は、２つのチョッパ回路切替部２２ａ，２２ｂを有する。切替部２２ａは、駆動部２１と磁気抵抗センサ１０との間に設けられる。切替部２２ｂは、磁気抵抗センサ１０と磁気検出部３０との間に設けられる。切替部２２は、第１状態と第２状態とを時分割で切り替える。例えば、切替部２２は、タイミングφ１において第１状態に設定し、タイミングφ２において第２状態に設定する。
【００３４】
切替部２２ａは、磁気抵抗センサ１０ａを第１駆動電圧で駆動させ、磁気抵抗センサ１０ｂを第２駆動電圧で駆動させる第１状態と、磁気抵抗センサ１０ａを第２駆動電圧で駆動させ、磁気抵抗センサ１０ｂを第１駆動電圧で駆動させる第２状態とを切り替える。切替部２２ａは、第１チョッパ回路の一例である。
【００３５】
切替部２２ｂは、磁気抵抗センサ１０ａの出力信号を乗算部３１に出力し、磁気抵抗センサ１０ｂの出力信号を差動増幅部３２に出力する第１状態と、磁気抵抗センサ１０ａの出力信号を差動増幅部３２に出力し、磁気抵抗センサ１０ｂの出力信号を乗算部３１に出力する第２状態とを切り替える。切替部２２ｂは、第２チョッパ回路の一例である。
【００３６】
磁気検出部３０は、乗算部３１、差動増幅部３２およびローパスフィルタ３３を備える。
【００３７】
乗算部３１は、磁気抵抗センサ１０の出力信号を予め定められた値で乗算する。乗算部３１は、乗算した信号を差動増幅部３２に出力する。一例において、乗算部３１は、磁気抵抗センサ１０の出力信号をＮ倍に乗算する。本例の乗算部３１は、切替部２２ｂにより選択される磁気抵抗センサ１０ａおよび磁気抵抗センサ１０ｂのいずれかの出力信号をＮ倍に乗算する。
【００３８】
差動増幅部３２は、磁気抵抗センサ１０の出力信号および乗算部３１の出力した信号がそれぞれ入力される。差動増幅部３２は、入力された信号を差動増幅した差動増幅信号を生成する。例えば、差動増幅部３２は、磁気抵抗センサ１０ｂの出力信号を乗算した信号と、磁気抵抗センサ１０ａの出力信号とに基づいて、差動増幅信号を生成する。また、差動増幅部３２は、磁気抵抗センサ１０ａの出力信号を乗算した信号と、磁気抵抗センサ１０ｂの出力信号とに基づいて、差動増幅信号を生成してよい。
【００３９】
ローパスフィルタ３３は、差動増幅部３２から差動増幅信号が入力される。ローパスフィルタ３３は、入力された差動増幅信号から低周波成分以外を除去する。差動増幅信号は、低周波領域の磁気信号成分と、高周波領域のノイズ信号成分とを含む。そのため、ローパスフィルタ３３は、高周波領域のノイズ信号成分のみを除去できる。
【００４０】
図６Ｂは、実施例３に係る磁気センサ１００の第１状態における接続関係を示す。第１状態において、切替部２２ａは、磁気抵抗センサ１０ａを駆動電圧αＶで駆動し、磁気抵抗センサ１０ｂを駆動電圧Ｎ・αＶで駆動するように、磁気抵抗センサ１０および駆動部２１を接続する。また、切替部２２ｂは、磁気抵抗センサ１０ａの出力信号を乗算部３１に出力し、磁気抵抗センサ１０ｂの出力信号を差動増幅部３２に出力するように、磁気抵抗センサ１０および磁気検出部３０を接続する。
【００４１】
図６Ｃは、実施例３に係る磁気センサ１００の第２状態における接続関係を示す。第２状態において、切替部２２ａは、磁気抵抗センサ１０ａを駆動電圧Ｎ・αＶで駆動し、磁気抵抗センサ１０ｂを駆動電圧αＶで駆動するように、磁気抵抗センサ１０および駆動部２１を接続する。また、切替部２２ｂは、磁気抵抗センサ１０ａの出力信号を差動増幅部３２に出力し、磁気抵抗センサ１０ｂの出力信号を乗算部３１に出力するように、磁気抵抗センサ１０および磁気検出部３０を接続する。
【００４２】
図７は、実施例３に係る磁気信号とフリッカーノイズとの関係を示す。磁気抵抗センサ１０ａの出力信号は、タイミングφ１においてＮ倍されず、タイミングφ２においてＮ倍されている。磁気抵抗センサ１０ｂの出力信号は、タイミングφ２においてＮ倍されず、タイミングφ１においてＮ倍されている。
【００４３】
タイミングφ１において、差動増幅部３２に入力される磁気抵抗センサ１０ａおよび磁気抵抗センサ１０ｂの出力信号Ｖ１，Ｖ２は、それぞれ次式で示される。
Ｖ１＝ａ１Ｂ＋Ｎｆａ
Ｖ２＝ｂ２Ｂ＋Ｎ・Ｎｆｂ
【００４４】
また、タイミングφ２において、差動増幅部３２に入力される磁気抵抗センサ１０ａおよび磁気抵抗センサ１０ｂの出力信号Ｖ３，Ｖ４は、それぞれ次式で示される。
Ｖ３＝ａ２Ｂ＋Ｎ・Ｎｆａ
Ｖ４＝ｂ１Ｂ＋Ｎｆｂ
【００４５】
係数ａ１は、磁気抵抗センサ１０ａのタイミングφ１における磁場感度係数を示す。係数ａ２は、磁気抵抗センサ１０ａのタイミングφ２における磁場感度係数を示す。係数ｂ１は、磁気抵抗センサ１０ｂのタイミングφ１における磁場感度係数を示す。係数ｂ２は、磁気抵抗センサ１０ｂのタイミングφ２における磁場感度係数を示す。
【００４６】
Ｎｆａは、磁気抵抗センサ１０ａのフリッカーノイズを示す。また、Ｎｆｂは、磁気抵抗センサ１０ｂのフリッカーノイズを示す。
【００４７】
各タイミングφ１，φ２での差動増幅部３２の出力電圧は、次式で示される。
Ｖ（φ１）＝（Ｎａ１−ｂ２）Ｂ＋（（Ｎ・Ｎｆａ）−（Ｎ・Ｎｆｂ））
Ｖ（φ２）＝（Ｎｂ１−ａ２）Ｂ＋（（Ｎ・Ｎｆｂ）−（Ｎ・Ｎｆａ））
【００４８】
ここで、ａ１＝ｂ１、ａ２＝ｂ２を満たすように磁気抵抗素子を選択すると、Ｖ（φ１）およびＶ（φ２）の左辺の第１項が揃う。即ち、磁気抵抗センサ１０の磁気信号が低周波のＤＣ成分となる。一方、Ｖ（φ１）およびＶ（φ２）の左辺の第２項は、高周波成分を有する。このように、本例のタイミングチャートは、磁気抵抗センサ１０の磁気信号が低周波のＤＣ成分となり、ノイズ信号が高周波成分に飛ばされていることを示す。即ち、この信号にローパスフィルタ３３をかけることで、高周波成分のフリッカーノイズを分離できる。このように、本例の磁気センサ１００は、磁気抵抗センサ１０のノイズ信号を磁気信号と分離できる。実施例３も、実施例１と同様の効果が得られる。
【００４９】
図８Ａは、磁気抵抗センサ１０の構成の一例を示す。本例の磁気抵抗センサ１０は、フルブリッジで構成される。磁気抵抗センサ１０は、４つの磁気抵抗素子１１ａ〜１１ｄを有する。実施例１〜３に係る磁気センサ１００は、フルブリッジ構成を有する磁気抵抗センサ１０を用いても、１／ｆノイズを除去した磁気信号を検出できる。
【００５０】
図８Ｂは、磁気抵抗センサ１０の構成の一例を示す。本例の磁気抵抗センサ１０は、ハ−フブリッジで構成される。磁気抵抗センサ１０は、２つの磁気抵抗素子１１ａ，１１ｂを有する。実施例１〜３に係る磁気センサ１００は、ハーフブリッジ構成を有する磁気抵抗センサ１０を用いても、１／ｆノイズを除去した磁気信号を検出できる。
【００５１】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００５２】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００５３】
１０・・・磁気抵抗センサ、１１・・・磁気抵抗素子、２０・・・駆動切替部、２１・・・駆動部、２２・・・切替部、３０・・・磁気検出部、３１・・・乗算部、３２・・・差動増幅部、３３・・・ローパスフィルタ、１００・・・磁気センサ
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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