(57)【要約】【課題】センサーをブリッジ回路に組まなくても済むようにして、ブリッジ回路のオフセットの影響をなくす。【解決手段】磁気センサー装置１は、磁気抵抗効果素子からなる磁気センサー１０と、高電圧入力端子２ａとそれよりも低い低電圧入力端子２ｂとの間に磁気抵抗効果型の磁気センサー１０と直列接続された固定抵抗器１１と、磁気センサー１０と固定抵抗器１１との接続部１２の電圧信号Ｖ１から高周波成分を除去するローパスフィルター２０と、ローパスフィルター２０の出力信号Ｖ２と接続部１２の電圧信号Ｖ１との差分を増幅する差動増幅器３０と、を備える。ローパスフィルター２０は、固定抵抗器２１及びコンデンサ２２，２３からなるＲＣローパスフィルターである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高電圧部とそれよりも低い低電圧部との間に、物理量の変化により抵抗値が変化するセンサーと直列接続された抵抗器と、
前記センサーと前記抵抗器との接続部の電圧信号から高周波成分を除去して、出力するローパスフィルターと、
前記ローパスフィルターの出力信号と前記接続部の電圧信号との差分をとって増幅する差動増幅器と、を備える、
ことを特徴とする信号増幅装置。
【請求項２】
前記ローパスフィルターが、
一端が前記接続部に接続された固定抵抗器と、
前記固定抵抗器の他端と前記高電圧部との間に接続されたコンデンサと、を有し、
前記固定抵抗器の他端の電圧信号が前記ローパスフィルターの出力信号である、
ことを特徴とする請求項１に記載の信号増幅装置。
【請求項３】
前記ローパスフィルターが、
一端が前記接続部に接続された固定抵抗器と、
前記固定抵抗器の他端と前記低電圧部との間に接続されたコンデンサと、を有し、
前記固定抵抗器の他端の電圧信号が前記ローパスフィルターの出力信号である、
ことを特徴とする請求項１に記載の信号増幅装置。
【請求項４】
前記ローパスフィルターが、
一端が前記接続部に接続された固定抵抗器と、
前記固定抵抗器の他端と前記高電圧部との間に接続された第一コンデンサと、
前記固定抵抗器の他端と前記低電圧部との間に接続された第二コンデンサと、を有し、
前記固定抵抗器の他端の電圧信号が前記ローパスフィルターの出力信号である、
ことを特徴とする請求項１に記載の信号増幅装置。
【請求項５】
前記第一コンデンサと前記第二コンデンサは容量が等しい、
ことを特徴とする請求項４に記載の信号増幅装置。
【請求項６】
物理量がゼロである場合における前記センサーの抵抗値が前記抵抗器の抵抗値に等しい、
ことを特徴とする請求項２から５の何れか一項に記載の信号増幅装置。
【請求項７】
物理量がゼロである場合における前記センサーの抵抗値が前記固定抵抗器の抵抗値よりも大きい、
ことを特徴とする請求項１から６の何れか一項に記載の信号増幅装置。
【請求項８】
前記高電圧部又は前記低電圧部と前記接続部との間に前記センサーと並列接続された第三コンデンサを更に備える、
ことを特徴とする請求項１から７の何れか一項に記載の信号増幅装置。
【請求項９】
前記センサーは磁界強度の変化により抵抗値が変化する磁気抵抗効果素子である、
ことを特徴とする請求項１から８の何れか一項に記載の信号増幅装置。
【請求項１０】
請求項１から９の何れか一項に記載の信号増幅装置と、
前記センサーと、を備える、
ことを特徴とするセンサー装置。
【請求項１１】
高電圧部とそれよりも低い低電圧部との間に直列接続されているともに物理量の変化により抵抗値が変化する複数のセンサーの数を等分する接続部の電圧信号から高周波成分を除去して、出力するローパスフィルターと、
前記ローパスフィルターの出力信号と前記接続部の電圧信号との差分をとって増幅する差動増幅器と、を備える、
ことを特徴とする信号増幅装置。
【請求項１２】
前記ローパスフィルターが、
一端が前記接続部に接続された固定抵抗器と、
前記固定抵抗器の他端と前記高電圧部との間に接続されたコンデンサと、を有し、
前記固定抵抗器の他端の電圧信号が前記ローパスフィルターの出力信号である、
ことを特徴とする請求項１１に記載の信号増幅装置。
【請求項１３】
前記ローパスフィルターが、
一端が前記接続部に接続された固定抵抗器と、
前記固定抵抗器の他端と前記低電圧部との間に接続されたコンデンサと、を有し、
前記固定抵抗器の他端の電圧信号が前記ローパスフィルターの出力信号である、
ことを特徴とする請求項１１に記載の信号増幅装置。
【請求項１４】
前記ローパスフィルターが、
一端が前記接続部に接続された固定抵抗器と、
前記固定抵抗器の他端と前記高電圧部との間に接続された第一コンデンサと、
前記固定抵抗器の他端と前記低電圧部との間に接続された第二コンデンサと、を有し、
前記固定抵抗器の他端の電圧信号が前記ローパスフィルターの出力信号である、
ことを特徴とする請求項１１に記載の信号増幅装置。
【請求項１５】
前記第一コンデンサと前記第二コンデンサは容量が等しい、
ことを特徴とする請求項１４に記載の信号増幅装置。
【請求項１６】
物理量がゼロである場合における前記センサーの抵抗値が互いに等しい、
ことを特徴とする請求項１１から１５の何れか一項に記載の信号増幅装置。
【請求項１７】
前記高電圧部と前記接続部との間に、前記センサーのうち前記接続部よりも前記高電圧部側のセンサーと並列接続された第三コンデンサと、
前記低電圧部と前記接続部との間に、前記センサーのうち前記接続部よりも前記低電圧部側のセンサーと並列接続された第四コンデンサと、を更に備える、
ことを特徴とする請求項１１から１５の何れか一項に記載の信号増幅装置。
【請求項１８】
前記センサーは磁界強度の変化により抵抗値が変化する磁気抵抗効果素子である、
ことを特徴とする請求項１１から１７の何れか一項に記載の信号増幅装置。
【請求項１９】
前記センサーの数が２であり、これらセンサーの磁気抵抗効果が互いに逆極性であるとともに、互いに近接する、
ことを特徴とする請求項１８に記載の信号増幅装置。
【請求項２０】
前記センサーの数が２であり、これらセンサーの磁気抵抗効果が互いに同極性であり、これらセンサーが互いに離間する、
ことを特徴とする請求項１８に記載の信号増幅装置。
【請求項２１】
前記センサーの数が４であり、
前記センサーのうち前記接続部よりも前記高電圧部側の２つのセンサーが互いに逆極性であるとともに、互いに近接し、
前記センサーのうち前記接続部よりも前記低電圧部側の２つのセンサーが互いに逆極性であるとともに、互いに近接し、
前記接続部よりも前記高電圧部側の２つのセンサーが前記接続部よりも前記低電圧部側の２つのセンサーから離間する、
ことを特徴とする請求項１８に記載の信号増幅装置。
【請求項２２】
請求項１１から２１の何れか一項に記載の信号増幅装置と、
前記センサーと、を備える、
ことを特徴とするセンサー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号増幅装置及びセンサー装置に関し、ブリッジ回路を採用しないことによってブリッジ回路のオフセットの問題を解消する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
物理量を測定するためのセンサーには磁気センサー（磁気抵抗効果素子）、温度センサー（測温抵抗素子）、光センサー（フォトレジスタ）及び歪みゲージ等があり、センサーの電気抵抗値は物理量に依存する。例えば、磁気センサーとしての磁気抵抗効果素子は磁界強度の変化によって抵抗値が変化するものである。極めて微小な磁界変動を検出する場合、磁界強度の変化に伴う磁気抵抗素子の抵抗値の変化が極めて小さいので、磁気抵抗効果素子をブリッジ回路に組み込み、磁気抵抗効果素子の抵抗値の変化をブリッジ回路の対角間の電位差に変換して、ブリッジ回路の対角間の電位差を信号として出力し、そのブリッジ回路の出力信号を増幅度の高い差動増幅器によって増幅する（特許文献１〜４参照）。
【０００３】
磁気抵抗効果素子に外部磁界が印加されていない場合の磁気抵抗効果素子の抵抗値にばらつき・誤差があり、ブリッジ回路の出力信号にオフセットが生じる。つまり、磁気抵抗効果素子に外部磁界が印加されていない場合にも、ブリッジ回路が平衡状態とならず、ブリッジ回路の出力信号がゼロとならないことがある。差動増幅回路の増幅度を高く取ると、このオフセットの値も大きくなり、信号増幅のダイナミックレインジを小さくしたり、ひどい場合は差動増幅器の電源電圧範囲を超えるレベルにオフセット電圧が増大したりし、その場合は正常な増幅は行えない。そこで、図１１に示す交流増幅型の信号増幅装置又は図１２に示す直流増幅型の信号増幅装置が公知公用技術ではないが、考案された。
【０００４】
図１１に示すように、磁気抵抗効果素子１０１及び固定抵抗器１０２〜１０４によってブリッジ回路が組まれ、ブリッジ回路の出力信号（点Ａと点Ｂの間の電位差）がカップリングコンデンサ１０５，１０６を介して差動増幅器１０９に入力される。点Ａの電圧信号のうち直流成分がカップリングコンデンサ１０５によって除去され、点Ｂの電圧信号のうち直流成分がカップリングコンデンサ１０６によって除去されるので、差動増幅器１０９の入力信号（両入力端子間の電位差）はブリッジ回路の出力信号に生じるオフセットが解消されたものとなる。つまり交流増幅回路である為、信号の低周波数成分はカットされるが、対象となる信号の低周波成分が不必要な場合は問題とならない。ところが、固定抵抗器１０２〜１０４に加えて別の固定抵抗器１０７，１０８もあるので、これら固定抵抗器１０２〜１０４，１０７，１０８の熱雑音に起因して、差動増幅器１０９の入力信号及び出力信号にノイズが発生し、差動増幅器１０９の入力信号及び出力信号のＳＮ比が低くなってしまう。また、ブリッジ回路の対角Ｃ，Ｄに供給される電圧にもノイズが含まれており、差動増幅器１０９の入力端子に供給されるバイアス電圧にもノイズが含まれており、差動増幅器１０９の入力信号及び出力信号のＳＮ比が低くなってしまう。
【０００５】
図１２に示すように、ブリッジ回路を固定抵抗器１０３及び磁気抵抗効果素子１０１の直列接続と固定抵抗器１０２，１０４の直列接続に分け、これら直列接続に印加する電圧を別々のレベルにすることによって、磁気抵抗効果素子１０１に外部磁界が作用していない場合の出力信号（点Ａと点Ｂの間の電位差）を強制的にゼロに調整する。そして、その出力信号を差動増幅器１１０によって増幅し、ノッチフィルタ１１１によって差動増幅器１１０の出力信号から所定帯域の成分を除去し、アンプ１１２によってノッチフィルタ１１１の出力信号を増幅する。こちらの回路は直流増幅の為、信号帯域を直流分から増幅可能である。ところが、固定抵抗器１０２〜１０４の熱雑音に起因して、差動増幅器１１０の入力信号及び出力信号にノイズが発生してしまう。更に、固定抵抗器１０３及び磁気抵抗効果素子１０１の直接回路と固定抵抗器１０２，１０４の直列回路に別々の電圧を印加することから、これらの電圧のノイズに起因して、差動増幅器１１０の入力信号及び出力信号のＳＮ比が低くなってしまう。
【０００６】
一方、検出磁界信号が外部環境磁界と比較して極めて小さい場合、これらは磁気抵抗効果素子１０１によって等しく検出される事になり、つまり検出信号の方が外部環境磁界ノイズに埋もれてしまっているような状態となる。このような場合、初段の差動増幅器で信号及びノイズが増幅されると、ノイズの振幅が飽和しないよう増幅度が決定されるので、あまり増幅度を高く設定できない。しかし、初段増幅器の増幅度を出来るだけ高く設定する方が総合的なＳＮ比は高くなる。
特に、１／ｆノイズは周波数が下がるほど大きくなるので、差動増幅器１０９，１１０の出力信号のノイズは周波数が下がるほど大きくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６３−１７２９１８号公報
【特許文献２】特開２０１１−２４２２７３号公報
【特許文献３】特開平１１−１９４１６０号公報
【特許文献４】特開２０１０−１３６０３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、磁界強度が変化すると抵抗値が変化する磁気センサーのようなセンサー、つまり測定対象たる物理量が変化する抵抗値が変化するセンサーをブリッジ回路に組まなくても済むようにして、ブリッジ回路のオフセットの影響をなくすと共にノイズの影響を低減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以上の課題を解決するために、請求項１に係る発明は、高電圧部とそれよりも低い低電圧部との間に、物理量の変化により抵抗値が変化するセンサーと直列接続された抵抗器と、前記センサーと前記抵抗器との接続部の電圧信号から高周波成分を除去して、出力するローパスフィルターと、前記ローパスフィルターの出力信号と前記接続部の電圧信号との差分をとって増幅する差動増幅器と、を備えることを特徴とする信号増幅装置である。
【００１０】
請求項２に係る発明は、前記ローパスフィルターが、一端が前記接続部に接続された固定抵抗器と、前記固定抵抗器の他端と前記高電圧部との間に接続されたコンデンサと、を有し、前記固定抵抗器の他端の電圧信号が前記ローパスフィルターの出力信号であることを特徴とする請求項１に記載の信号増幅装置である。
【００１１】
請求項３に係る発明は、前記ローパスフィルターが、一端が前記接続部に接続された固定抵抗器と、前記固定抵抗器の他端と前記低電圧部との間に接続されたコンデンサと、を有し、前記固定抵抗器の他端の電圧信号が前記ローパスフィルターの出力信号であることを特徴とする請求項１に記載の信号増幅装置である。
【００１２】
請求項４に係る発明は、前記ローパスフィルターが、一端が前記接続部に接続された固定抵抗器と、前記固定抵抗器の他端と前記高電圧部との間に接続された第一コンデンサと、前記固定抵抗器の他端と前記低電圧部との間に接続された第二コンデンサと、を有し、前記固定抵抗器の他端の電圧信号が前記ローパスフィルターの出力信号である、
ことを特徴とする請求項１に記載の信号増幅装置である。
【００１３】
請求項５に係る発明は、前記第一コンデンサと前記第二コンデンサは容量が等しいことを特徴とする請求項４に記載の信号増幅装置である。
【００１４】
請求項６に係る発明は、物理量がゼロである場合における前記センサーの抵抗値と前記固定抵抗器の抵抗値が等しいことを特徴とする請求項２から５の何れか一項に記載の信号増幅装置である。
【００１５】
請求項７に係る発明は、物理量がゼロである場合における前記センサーの抵抗値と前記抵抗器の抵抗値が等しいことを特徴とする請求項１から６の何れか一項に記載の信号増幅装置である。
【００１６】
請求項８に係る発明は、前記高電圧部又は前記低電圧部と前記接続部との間に前記センサーと並列接続された第三コンデンサを更に備えることを特徴とする請求項１から７の何れか一項に記載の信号増幅装置である。
【００１７】
請求項９に係る発明は、前記センサーは磁界強度の変化により抵抗値が変化する磁気抵抗効果素子であることを特徴とする請求項１から８の何れか一項に記載の信号増幅装置である。
【００１８】
請求項１０に係る発明は、請求項１から９の何れか一項に記載の信号増幅装置と、
前記センサーと、を備えることを特徴とするセンサー装置である。
【００１９】
請求項１１に係る発明は、高電圧部とそれよりも低い低電圧部との間に直列接続されているともに物理量の変化により抵抗値が変化する複数のセンサーの数を等分する接続部の電圧信号から高周波成分を除去して、出力するローパスフィルターと、前記ローパスフィルターの出力信号と前記接続部の電圧信号との差分をとって増幅する差動増幅器と、を備えることを特徴とする信号増幅装置である。
【００２０】
請求項１２に係る発明は、前記ローパスフィルターが、一端が前記接続部に接続された固定抵抗器と、前記固定抵抗器の他端と前記高電圧部との間に接続されたコンデンサと、を有し、前記固定抵抗器の他端の電圧信号が前記ローパスフィルターの出力信号であることを特徴とする請求項１１に記載の信号増幅装置である。
【００２１】
請求項１３に係る発明は、前記ローパスフィルターが、一端が前記接続部に接続された固定抵抗器と、前記固定抵抗器の他端と前記低電圧部との間に接続されたコンデンサと、を有し、前記固定抵抗器の他端の電圧信号が前記ローパスフィルターの出力信号であることを特徴とする請求項１１に記載の信号増幅装置である。
【００２２】
請求項１４に係る発明は、前記ローパスフィルターが、一端が前記接続部に接続された固定抵抗器と、前記固定抵抗器の他端と前記高電圧部との間に接続された第一コンデンサと、前記固定抵抗器の他端と前記低電圧部との間に接続された第二コンデンサと、を有し、前記固定抵抗器の他端の電圧信号が前記ローパスフィルターの出力信号であることを特徴とする請求項１１に記載の信号増幅装置である。
【００２３】
請求項１５に係る発明は、前記第一コンデンサと前記第二コンデンサは容量が等しいことを特徴とする請求項１４に記載の信号増幅装置である。
【００２４】
請求項１６に係る発明は、物理量がゼロである場合における前記センサーの抵抗値が互いに等しいことを特徴とする請求項１１から１５の何れか一項に記載の信号増幅装置である。
【００２５】
請求項１７に係る発明は、前記高電圧部と前記接続部との間に、前記センサーのうち前記接続部よりも前記高電圧部側のセンサーと並列接続された第三コンデンサと、前記低電圧部と前記接続部との間に、前記センサーのうち前記接続部よりも前記低電圧部側のセンサーと並列接続された第四コンデンサと、を更に備えることを特徴とする請求項１１から１５の何れか一項に記載の信号増幅装置である。
【００２６】
請求項１８に係る発明は、前記センサーは磁界強度の変化により抵抗値が変化する磁気抵抗効果素子であることを特徴とする請求項１１から１７の何れか一項に記載の信号増幅装置である。
【００２７】
請求項１９に係る発明は、前記センサーの数が２であり、これらセンサーの磁気抵抗効果が互いに逆極性であるとともに、互いに近接することを特徴とする請求項１８に記載の信号増幅装置である。
【００２８】
請求項２０に係る発明は、前記センサーの数が２であり、これらセンサーの磁気抵抗効果が互いに同極性であり、これらセンサーが互いに離間することを特徴とする請求項１８に記載の信号増幅装置である。
【００２９】
請求項２１に係る発明は、前記センサーの数が４であり、前記センサーのうち前記接続部よりも前記高電圧部側の２つのセンサーが互いに逆極性であるとともに、互いに近接し、前記センサーのうち前記接続部よりも前記低電圧部側の２つのセンサーが互いに逆極性であるとともに、互いに近接し、前記接続部よりも前記高電圧部側の２つのセンサーが前記接続部よりも前記低電圧部側の２つのセンサーから離間することを特徴とする請求項１８に記載の信号増幅装置である。
【００３０】
請求項２２に係る発明は、請求項１１から２１の何れか一項に記載の信号増幅装置と、前記センサーと、を備えることを特徴とするセンサー装置である。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、物理量が変化すれば、センサーの抵抗値が変化し、接続部（請求項１〜１０に係る発明では、センサーと抵抗器の接続部であり、請求項１１〜２２に係る発明では、直列接続された複数のセンサーの数を等分する接続部）の電圧も変化する。その接続部の電圧信号の高周波成分がローパスフィルターによって除去されるから、ローパスフィルターの出力信号はその接続部の電圧信号の平均値を表す。そして、そのローパスフィルターの出力信号と接続部の電圧信号の差分が差動増幅器によって増幅されるから、差動増幅器の出力信号は物理量の変化及びセンサーの抵抗値の変化に基づく接続部の電圧の変動分を表す。よって、差動増幅器の出力信号が物理量の変化量を表すものとなり、このセンサー装置によって物理量の変化量を検知することができる。
このようなセンサー装置及び信号増幅装置を採用すれば、センサーをブリッジ回路に組まなくても済む。よって、ブリッジ回路のオフセットの影響をなくすことができる。
また、ブリッジ回路のように多くの抵抗器を用いなくても済み、ブリッジ回路の抵抗器の熱雑音の影響をなくすことができる。よって、この信号増幅装置の出力信号のＳＮ比が向上する。
また、ローパスフィルター及び差動増幅器によってハイパスフィルターが構成され、差動増幅器の出力信号は接続部の電圧信号から低周波ノイズを除去したものとなる。そのため、検出対象の物理量に低周波ノイズが含まれていたり、その物理量がセンサーの抵抗値に変換される際に低周波ノイズが発生したりしても、その低周波ノイズの影響を抑えることができる。特に、周波数が低くなるほど大きくなる１／ｆノイズの影響を抑制することができる。よって、差動増幅器の出力信号のＳＮ比が高くなる。
また、低周波ノイズの影響を抑えられるので、信号成分がノイズ成分に埋もれることがなく、差動増幅器の増幅度を出来るだけ高く設定して総合的なＳＮ比を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る磁気センサー装置及び信号増幅装置の回路図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る磁気センサー装置及び信号増幅装置の回路図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る磁気センサー装置及び信号増幅装置の回路図である。
【図４】同実施形態に係る磁気センサーの配置を示した斜視図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係る磁気センサー装置及び信号増幅装置の回路図である。
【図６】同実施形態に係る磁気センサーの配置を示した斜視図である。
【図７】本発明の第５実施形態に係る磁気センサー装置及び信号増幅装置の回路図である。
【図８】本発明の第６実施形態に係る磁気センサー装置及び信号増幅装置の回路図である。
【図９】同実施形態に係る磁気センサーの配置を示した斜視図である。
【図１０】本発明の第７実施形態に係る磁気センサー装置及び信号増幅装置の回路図である。
【図１１】従来の信号増幅装置の回路図である。
【図１２】従来の信号増幅装置の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下に、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されている。そのため、本発明の技術的範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
【００３４】
〔第１の実施の形態〕
図１は、磁気センサー装置１及びそれに設けられた信号増幅装置２の回路図である。
図１に示すように、磁気センサー装置１は信号増幅装置２及び磁気センサー１０を備える。磁気センサー１０は物理量としての磁界強度を電気信号に変換するものであり、信号増幅装置２は磁気センサー１０によって変換された電気信号を増幅するものである。この信号増幅装置２の高電圧入力端子２ａには＋Ｖref〔Ｖ〕の高電圧が印加され、信号増幅装置２の低電圧入力端子２ｂには−Ｖref〔Ｖ〕の低電圧が印加される。
【００３５】
磁気センサー１０は磁気抵抗効果素子であり、より具体的にはトンネル磁気抵抗効果素子（ＴＭＲ素子）である。磁気センサー１０は磁気抵抗効果を発揮する。つまり、磁気センサー１０に印加される外部磁界の強度と磁気センサー１０の抵抗値が相関関係にあり、外部の磁界強度が変化すると磁気センサー１０の抵抗値が変化する。外部の磁界強度がゼロである場合の磁気センサー１０の抵抗値はＲｓ〔Ω〕である。なお、磁気センサー１０が巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）であってもよい。
【００３６】
信号増幅装置２は固定抵抗器１１、ローパスフィルター２０及び差動増幅器３０を備える。ローパスフィルター２０はＲＣローパスフィルターである。つまり、ローパスフィルター２０は固定抵抗器２１、コンデンサ２２及びコンデンサ２３を有する。ここで、Ｒ１〔Ω〕は固定抵抗器２１の抵抗値であり、Ｒ２〔Ω〕は固定抵抗器１１の抵抗値であり、Ｃ１〔Ｆ〕はコンデンサ２２の容量であり、Ｃ２〔Ｆ〕はコンデンサ２３の容量である。
【００３７】
磁気センサー１０と固定抵抗器１１が高電圧入力端子２ａと低電圧入力端子２ｂとの間に直列接続されている。磁気センサー１０と固定抵抗器１１の接続部１２が固定抵抗器２１の一端に接続されている。固定抵抗器２１の他端と高電圧入力端子２ａの間にコンデンサ２２が接続され、固定抵抗器２１の他端と低電圧入力端子２ｂの間にコンデンサ２３が接続されている。コンデンサ２２とコンデンサ２３が高電圧入力端子２ａと低電圧入力端子２ｂとの間に直列接続されている。そのため、磁気センサー１０及び固定抵抗器１１の直列と、コンデンサ２２及びコンデンサ２３の直列が、高電圧入力端子２ａと低電圧入力端子２ｂとの間に並列接続されている。
【００３８】
磁気センサー１０と固定抵抗器１１の接続部１２がローパスフィルター２０の入力端子である。その接続部１２が差動増幅器３０の反転入力端子に接続されている。コンデンサ２２とコンデンサ２３の接続部２４、つまり固定抵抗器２１の他端がローパスフィルター２０の出力端子であり、その固定抵抗器２１の他端が差動増幅器３０の非反転入力端子に接続されている。この差動増幅器３０には＋Ｖｃｃ〔Ｖ〕，−Ｖｃｃ〔Ｖ〕の電源電圧が供給される。
【００３９】
外部磁界が変化すれば、磁気センサー１０の磁気抵抗効果によって磁気センサー１０の抵抗値も変化するとともに、接続部１２の電圧を表す信号Ｖ１（以下、電圧信号Ｖ１という）が変動する。ローパスフィルター２０は、接続部１２の電圧信号Ｖ１から高周波成分を除去するとともに電圧信号Ｖ１の低周波成分を通過させることで、出力信号Ｖ２を出力する。ローパスフィルター２０の出力信号Ｖ２はコンデンサ２２とコンデンサ２３の接続部２４の電圧を表す電圧信号である。ローパスフィルター２０のカットオフ周波数は、固定抵抗器２１の抵抗値Ｒ１、コンデンサ２２の容量Ｃ１及びコンデンサ２３の容量Ｃ２から算出される時定数によって決められる。その時定数が大きくなるにつれて、カットオフ周波数が低減する。そのため、時定数が大きくなるにつれて、出力信号Ｖ２が電圧信号Ｖ１の平均値に近づく。
【００４０】
差動増幅器３０は、接続部１２の電圧信号Ｖ１とローパスフィルター２０の出力信号Ｖ２の差分をとって、その差分を増幅して出力する。そのため、差動増幅器３０の出力信号Ｖoutは、接続部１２の電圧信号Ｖ１の高周波成分を増幅したものに相当し、ローパスフィルター２０及び差動増幅器３０によってハイパスフィルターが構成される。つまり、差動増幅器３０の出力信号Ｖoutは、接続部１２の電圧を表すのではなく、外部の磁界強度の変化及び磁気センサー１０の抵抗値の変化に基づく接続部１２の電圧の変動分を表す。よって、差動増幅器３０の出力信号Ｖoutが外部の磁界強度の変化量を表すものとなり、この磁気センサー装置１によって磁界強度の変化量を検知することができる。
【００４１】
ローパスフィルター２０及び差動増幅器３０によってハイパスフィルターが構成されるため、差動増幅器３０の出力信号Ｖoutは接続部１２の電圧信号Ｖ１から低周波ノイズを除去したものとなる。そのため、磁気センサー１０に印加される外部磁界に低周波ノイズが含まれていたり、その外部磁界の強度が電圧信号Ｖ１に変換される際に低周波ノイズが発生したりしても、その低周波ノイズの影響を抑えることができる。特に、周波数が低くなるほど大きくなる１／ｆノイズの影響を抑制することができる。よって、差動増幅器３０の出力信号ＶoutのＳＮ比が高くなり、差動増幅器３０のゲインを信号成分の増幅に有効利用することができる。また、検出対象物によって発せられる磁界強度の変動が小さくても、その磁界強度の変化量を正確に測定することができる。
【００４２】
コンデンサ２２とコンデンサ２３はデカップリングコンデンサとしても機能する。つまり、高電圧入力端子２ａに印加される電圧に含まれるノイズがコンデンサ２２によって除去され、低電圧入力端子２ｂに印加される電圧に含まれるノイズがコンデンサ２３によって除去される。
【００４３】
この差動増幅器３０に入力される信号がカップリングコンデンサを介したものでないので、信号増幅装置２が直流増幅器となる。そのため、必要な低周波数成分を信号増幅装置２の出力信号Ｖoutに含めることができる。つまり、図１１に示す回路では、カップリングコンデンサ１０５，１０６によって必要な低周波成分が除去されてしまう虞があったのに対して、この信号増幅装置２では、ローパスフィルター２０の時定数及びカットオフ周波数を適宜調整することによって必要な低周波成分が除去されることを抑制することができる。
【００４４】
この信号増幅装置２では、磁気センサー１０がブリッジ回路に組まれたものではない。そのため、従来問題となっていたブリッジ回路のオフセットの影響がない。
【００４５】
磁気センサー１０がブリッジ回路に組まれていないから、抵抗器の数を少なくすることができる。つまり、この信号増幅装置２及び磁気センサー装置１に使用する抵抗器の数は、図１１及び図１２に示す回路に使用する抵抗器の数よりも少ない。そのため、熱雑音に起因して電圧信号Ｖ１、出力信号Ｖ２及び出力信号Ｖoutにノイズが発生することを抑えることができる。
【００４６】
この信号増幅装置２の素子数は図１２に示す回路の素子数よりも少ない。よって、磁気センサー１０から差動増幅器３０の出力までの配線を短くとることができ、ノイズの発生を抑えることができる。また、磁気センサー装置１及び信号増幅装置２を小型化にすることができ、磁気センサー装置１をユニット化した場合に磁気センサー装置１を検出対象物に近づけて設置することができる。磁気センサー装置１を検出対象物に近づけて設置すれば、検出対象物によって発せられる磁界強度の変動が小さくても、その変動をこの磁気センサー装置１によって検出しやすくなる。
【００４７】
固定抵抗器１１の抵抗値Ｒ２が磁気センサー１０の抵抗値Ｒｓに等しいことが好ましい。接続部１２の電圧信号Ｖ１の平均値を高電圧入力端子２ａの電圧（＋Ｖref）と低電圧入力端子２ｂの電圧（−Ｖref〔Ｖ〕）の中間値、つまりゼロ〔Ｖ〕にするためである。接続部１２の電圧信号Ｖ１の平均値が高電圧入力端子２ａの電圧（＋Ｖref〔Ｖ〕）と低電圧入力端子２ｂの電圧（−Ｖref〔Ｖ〕）の中間値にすることによって、差動増幅器３０の出力信号Ｖoutの変動幅を最大限とることができ、差動増幅器３０のリニアリティ（直線性）を高められる。
【００４８】
固定抵抗器１１の抵抗値Ｒ２が磁気センサー１０の抵抗値Ｒｓに等しければ、コンデンサ２２の容量Ｃ１がコンデンサ２２の容量Ｃ２に等しいことが好ましい。差動増幅器３０による増幅のバランスが良くなるためである。
【００４９】
磁気センサー１０の抵抗値Ｒｓが固定抵抗器２１の抵抗値Ｒ１よりも大きいことが好ましく、磁気センサー１０の抵抗値Ｒｓが固定抵抗器２１の抵抗値Ｒ１の２倍に等しいか、近似することが更に好ましい。これについて以下に説明する。
【００５０】
ローパスフィルター２０のカットオフ周波数が固定抵抗器２１の抵抗値Ｒ１及びコンデンサ２２の容量Ｃ１によって決定され、ローパスフィルター２０及び差動増幅器３０からなるハイパスフィルターのカットオフ周波数も固定抵抗器２１の抵抗値Ｒ１及びコンデンサ２２の容量Ｃ１によって決定される。そのため、この磁気センサー装置１の出力信号Ｖoutの周波数帯域をできる限り低域まで広くとるためには、コンデンサ２２の容量Ｃ１が低ければ、固定抵抗器２１の抵抗値Ｒ１を高くする必要がある。しかし、固定抵抗器２１の抵抗値Ｒ１を高くすると、固定抵抗器２１による熱雑音の影響が大きくなる。また、出力信号Ｖoutの大きさが磁気センサー１０の抵抗値Ｒｓと固定抵抗器２１の抵抗値Ｒ１の比で決定されるため、固定抵抗器２１の抵抗値Ｒ１を高くすると、出力信号Ｖoutが大きくなる。つまり、磁気センサー１０と固定抵抗器１１が並列接続された場合の合成抵抗が固定抵抗器２１に直列接続され、その合成抵抗に±Ｖref〔Ｖ〕の電圧が印加された構成となるとなるので、出力信号Ｖoutを最大にとるためには、その合成抵抗の抵抗値Ｒｐが固定抵抗器２１の抵抗値Ｒ１に等しいか、それに近似することが好ましい。上述のように磁気センサー１０の抵抗値Ｒｓが固定抵抗器１１の抵抗値Ｒ２に等しければ、Ｒ１≒Ｒｐ＝１／２×Ｒ２＝１／２×Ｒｓとなり、Ｒｓ≒２×Ｒ１が好ましい。
【００５１】
以上のようにＲｓ＝Ｒ２、Ｒｓ≒２×Ｒ１であると、コンデンサ２２，２３の容量Ｃ１，Ｃ２も必然的に決まってくる。例えばこの磁気センサー装置１を通常の医療用途の磁気センサー装置として使用する場合、磁気センサー１０によって検出する磁界強度の変動周波数は１Ｈｚ以下をも対象とするため、磁気センサー１０の抵抗値Ｒｓが数ｋΩであると、コンデンサ２２の容量Ｃ１は１μＦ以上が必須となる。また、上述したように、差動増幅器３０による増幅のバランスを良くするためには、コンデンサ２２の容量Ｃ１がコンデンサ２２の容量Ｃ２に等しいことが好ましい。
【００５２】
なお、磁気センサー１０と固定抵抗器１１を入れ替えて、固定抵抗器１１を接続部１２と高電圧入力端子２ａとの間に接続し、磁気センサー１０を接続部１２と低電圧入力端子２ｂとの間に接続してもよい。
【００５３】
〔第２の実施の形態〕
図２は、本発明の第２実施形態に係る磁気センサー装置１Ａ及び信号増幅装置２Ａの回路図である。第２実施形態の磁気センサー装置１Ａと第１実施形態の磁気センサー装置１との間で互いに対応する部分に同一の符号を付す。第２実施形態の磁気センサー装置１Ａと第１実施形態の磁気センサー装置１との間で互いに対応する部分が一致して同一に設けられている場合には、それらの説明を可能な限り省略する。以下では、第２実施形態の磁気センサー装置１Ａと第１実施形態の磁気センサー装置１の間で相違する部分について主に説明する。
【００５４】
この信号増幅装置２Ａは、固定抵抗器１１、ローパスフィルター２０（固定抵抗器２１及びコンデンサ２２，２３）及び差動増幅器３０に加えて、コンデンサ４１，４２を備える。コンデンサ４１，４２が高電圧入力端子２ａと低電圧入力端子２ｂとの間に直列接続されている。つまり、コンデンサ４１の一方の電極が高電圧入力端子２ａに接続され、コンデンサ４１の他方の電極がコンデンサ４２の一方の電極に接続され、コンデンサ４２の他方の電極が低電圧入力端子２ｂに接続されている。
【００５５】
コンデンサ４１と磁気センサー１０が並列され、コンデンサ４２と固定抵抗器１１が並列されている。つまり、コンデンサ４１の一方の電極が磁気センサー１０の一方の電極に接続され、コンデンサ４１の他方の電極が磁気センサー１０と固定抵抗器１１の接続部１２に接続され、コンデンサ４２の一方の電極が磁気センサー１０と固定抵抗器１１の接続部１２に接続され、コンデンサ４２の他方の電極が固定抵抗器１１の他端に接続されている。
【００５６】
コンデンサ４１がデカップリングコンデンサとして機能する。高電圧入力端子２ａに印加される電圧に含まれるノイズがコンデンサ４１によって除去される。また、コンデンサ４１と磁気センサー１０によってＲＣローパスフィルターが構成される。従って、接続部１２の電圧信号Ｖ１は、外部磁界強度の変化に伴う磁気センサー１０の抵抗値の変化（磁気信号）から低周波成分を除去したものとなる。つまり、外部の磁気信号が磁気センサー装置１Ａに入力される段階で、その磁気信号の低周波成分がコンデンサ４１と磁気センサー１０からなるＲＣローパスフィルターによって除去される。コンデンサ４１と磁気センサー１０からなるＲＣローパスフィルターのカットオフ周波数及び時定数がコンデンサ４１の容量Ｃ３と磁気センサー１０の抵抗値Ｒｓによって決定される。自然現象或いは医療現場において検出する磁気信号（磁気強度の変動）の周波数は数十Ｈｚから数百Ｈｚであることから、１０−４＜Ｃ３×Ｒｓ＜１０−３と設定することによって、検出しようとする磁気信号の帯域を制限することができる。
【００５７】
ローパスフィルター２０及び差動増幅器３０からなるハイパスフィルターがコンデンサ４１と磁気センサー１０からなるＲＣローパスフィルターの下段に接続されているので、この信号増幅装置２Ａはバンドパスフィルターとなる。よって、低周波ノイズのみならず、高周波ノイズの影響も小さくすることができる。
コンデンサ４２はデカップリングコンデンサとして機能する。つまり、低電圧入力端子２ｂに印加される電圧に含まれるノイズがコンデンサ４２によって除去される。なお、コンデンサ４２を設けなくてもよい。
【００５８】
〔第３の実施の形態〕
図３は、本発明の第３実施形態に係る磁気センサー装置１Ｂ及び信号増幅装置２Ｂの回路図である。第３実施形態の磁気センサー装置１Ｂと第１実施形態の磁気センサー装置１との間で互いに対応する部分に同一の符号を付す。第３実施形態の磁気センサー装置１Ｂと第１実施形態の磁気センサー装置１との間で互いに対応する部分が一致して同一に設けられている場合には、それらの説明を可能な限り省略する。以下では、第３実施形態の磁気センサー装置１Ｂと第１実施形態の磁気センサー装置１の間で相違する部分について主に説明する。
【００５９】
図３に示すように、磁気センサー装置１Ｂは信号増幅装置２Ｂ及び磁気センサー１０ａ，１０ｂを備える。
信号増幅装置２Ｂはローパスフィルター２０及び差動増幅器３０を備え、ローパスフィルター２０は固定抵抗器２１、コンデンサ２２及びコンデンサ２３を有する。つまり、第３実施形態の信号増幅装置２Ｂと第１実施形態の信号増幅装置２を対比すると、第１実施形態の信号増幅装置２が固定抵抗器１１を備えるのに対し、第３実施形態の信号増幅装置２Ｂは固定抵抗器１１を備えない。第１実施形態の固定抵抗器１１の代わりに、第３実施形態では磁気センサー１０ｂが設けられている。第３実施形態のローパスフィルター２０（固定抵抗器２１、コンデンサ２２及びコンデンサ２３）及び差動増幅器３０は、第１実施形態のローパスフィルター２０及び差動増幅器３０と同様に設けられているので、これらの説明を省略する。
【００６０】
磁気センサー１０ａ，１０ｂは、第１実施形態に係る磁気センサー１０と同じものである。
図４は、これら磁気センサー１０ａ，１０ｂの配置を示した斜視図である。図４に示す矢印は磁気センサー１０ａ，１０ｂの磁気抵抗効果の極性の向きを表す。つまり、図４に示す矢印は磁気センサー１０ａ，１０ｂの磁気抵抗効果が最も高く発現する向き（以下、感応の向きという。）を表し、矢印の向きの磁界強度が増加すれば磁気センサー１０ａ，１０ｂの抵抗値が増加する。
【００６１】
図４に示すように、磁気センサー１０ａ，１０ｂが互いに近接するように配置されており、より具体的にはこれら磁気センサー１０ａ，１０ｂは磁気抵抗効果の極性の向きに対して垂直方向に重ねられている。また、これら磁気センサー１０ａの磁気抵抗効果の極性と磁気センサー１０ｂの磁気抵抗効果の極性が逆になっている。
【００６２】
図３に示すように、これら磁気センサー１０ａ，１０ｂが高電圧入力端子２ａと低電圧入力端子２ｂとの間に直列接続されている。磁気センサー１０ａの磁気抵抗効果の極性と磁気センサー１０ｂの磁気抵抗効果の極性が逆になるように、これら磁気センサー１０ａ，１０ｂが接続されている。つまり、同一方向の外部磁界がこれらセンサー１０ａ，１０ｂに働いているものとすると、その外部磁界の強度が増加すれば、磁気センサー１０ａ，１０ｂのうちの一方の抵抗値が増加し、他方の抵抗値が減少する。磁気センサー１０ａ，１０ｂに印加される外部の磁界強度がゼロである場合、磁気センサー１０ａ，１０ｂは抵抗値Ｒｓが等しい。また、同一方向及び同一強度の磁界が磁気センサー１０ａ，１０ｂに印加されている場合、磁気センサー１０ａの抵抗値Ｒｓからの抵抗変化量と磁気センサー１０の抵抗値Ｒｓからの抵抗変化量は絶対値が等しい。
【００６３】
この磁気センサー装置１Ｂでは、直列接続された磁気センサー１０ａ，１０ｂの磁気抵抗効果の極性が逆である。そのため、電圧信号Ｖ１が大きく変化する。そして、接続部１２の電圧信号Ｖ１が差動増幅器３０の反転入力端子に入力され、電圧信号Ｖ１の低周波成分（ローパスフィルター２０の出力信号Ｖ２）が差動増幅器３０の非反転入力端子に入力される。よって、差動増幅器３０の出力信号ＶoutのＳＮ比が向上する。よって、この磁気センサー装置１Ｂはノイズの影響が小さいものとなる。
具体的には、第１実施形態の磁気センサー１０に印加される磁界強度の変化量が第３実施形態の磁気センサー１０ａ，１０ｂに印加される磁界強度の変化量と等しいものとしたら、第３実施形態の電圧信号Ｖ１の変化量は第１実施形態の電圧信号Ｖ１の変化量の２倍であり、第３実施形態の出力信号ＶoutのＳＮ比は第１実施形態の出力信号ＶoutのＳＮ比よりも３ｄＢ高い。
【００６４】
〔第４の実施の形態〕
図５は、本発明の第４実施形態に係る磁気センサー装置１Ｃ及び信号増幅装置２Ｃの回路図である。図６は、この磁気センサー装置１Ｃに設けられる磁気センサー１０ａ，１０ｂの斜視図である。第４実施形態の磁気センサー装置１Ｃと第３実施形態の磁気センサー装置１Ｂとの間で互いに対応する部分に同一の符号を付す。第４実施形態の磁気センサー装置１Ｃと第３実施形態の磁気センサー装置１Ｂとの間で互いに対応する部分が一致して同一に設けられている場合には、それらの説明を可能な限り省略する。以下では、第４実施形態の磁気センサー装置１Ｃと第３実施形態の磁気センサー装置１Ｂの間で相違する部分について主に説明する。
【００６５】
図６に示す矢印は磁気センサー１０ａ，１０ｂの感応の向きを表し、矢印の向きの磁界強度が増加すれば磁気センサー１０ａ，１０ｂの抵抗値が増加する。磁気センサー１０ａが磁気センサー１０ｂから所定距離Ｌだけ離れて配置されている。また、これら磁気センサー１０ａの磁気抵抗効果の極性と磁気センサー１０ｂの磁気抵抗効果の極性が同じ向きになり、その極性の向きに沿って磁気センサー１０ａ，１０ｂが離れている。
【００６６】
図５に示すように、磁気センサー１０ａの磁気抵抗効果の極性と磁気センサー１０ｂの磁気抵抗効果の極性が同じ向きになるように、これら磁気センサー１０ａ，１０ｂが高電圧入力端子２ａと低電圧入力端子２ｂとの間に直列接続されている。つまり、同一方向の外部磁界がこれらセンサー１０ａ，１０ｂに働いているものとすると、その外部磁界の強度が増加すれば、どちらの磁気センサー１０ａ，１０ｂの抵抗値も増加するか、減少する。磁気センサー１０ａ，１０ｂに印加される外部の磁界強度がゼロである場合、磁気センサー１０ａ，１０ｂは抵抗値Ｒｓが等しい。また、同一方向及び同一強度の磁界が磁気センサー１０ａ，１０ｂに印加されている場合、磁気センサー１０ａの抵抗値Ｒｓからの抵抗変化量と磁気センサー１０の抵抗値Ｒｓからの抵抗変化量は絶対値が等しい。
【００６７】
図６に示すように、遠方からの外部の磁界が磁気センサー１０ａ，１０ｂに印加されると、磁気センサー１０ａ，１０ｂの抵抗値の変化は同程度である。しかし、近い被検出体によって発せられた外部の磁界が磁気センサー１０ａ，１０ｂに印加されると、磁気センサー１０ａ，１０ｂのうち被検出体に近い方の抵抗値の変化量が被検出体から遠い方の抵抗値の変化量よりも大きくなる。磁気センサー１０ａと磁気センサー１０ｂの接続部１２の電圧信号Ｖ１は、磁気センサー１０ａ，１０ｂのうち被検出体に近い方の抵抗値の変化量と被検出体から遠い方の抵抗値の変化量との差分として表れる。よって、この磁気センサー装置１Ｃ及び信号増幅装置２Ｃでは、遠方の外部磁界の強度が出力信号Ｖoutに影響されず、近場の外部磁界の信号を出力信号Ｖoutとして検出することができる。
【００６８】
〔第５の実施の形態〕
図７は、本発明の第５実施形態に係る磁気センサー装置１Ｄ及び信号増幅装置２Ｄの回路図である。第５実施形態の磁気センサー装置１Ｄと第３実施形態の磁気センサー装置１Ｂとの間で互いに対応する部分に同一の符号を付す。第５実施形態の磁気センサー装置１Ｄと第３実施形態の磁気センサー装置１Ｂとの間で互いに対応する部分が一致して同一に設けられている場合には、それらの説明を可能な限り省略する。以下では、第５実施形態の磁気センサー装置１Ｄと第３実施形態の磁気センサー装置１Ｂの間で相違する部分について主に説明する。
【００６９】
この信号増幅装置２Ｄはローパスフィルター２０（固定抵抗器２１及びコンデンサ２２，２３）及び差動増幅器３０に加えて、コンデンサ４１，４２を備える。コンデンサ４１，４２が高電圧入力端子２ａと低電圧入力端子２ｂとの間に直列接続されている。つまり、コンデンサ４１の一方の電極が高電圧入力端子２ａに接続され、コンデンサ４１の他方の電極がコンデンサ４２の一方の電極に接続され、コンデンサ４２の他方の電極が低電圧入力端子２ｂに接続されている。
【００７０】
コンデンサ４１と磁気センサー１０ａが並列され、コンデンサ４２と磁気センサー１０ｂが並列されている。つまり、コンデンサ４１の一方の電極が磁気センサー１０ａの一方の電極に接続され、コンデンサ４１の他方の電極が磁気センサー１０ａと磁気センサー１０ｂの接続部１２（つまり、磁気センサー１０ａの他方の電極及び磁気センサー１０ｂの一方の電極）に接続され、コンデンサ４２の一方の電極が接続部１２に接続され、コンデンサ４２の他方の電極が磁気センサー１０ｂの他方の電極に接続されている。
【００７１】
コンデンサ４１，４２がデカップリングコンデンサとして機能する。高電圧入力端子２ａに印加される電圧に含まれるノイズがコンデンサ４１によって除去され、低電圧入力端子２ｂに印加される電圧に含まれるノイズがコンデンサ４２によって除去される。
【００７２】
コンデンサ４１と磁気センサー１０ａによってＲＣローパスフィルターが構成され、コンデンサ４２と磁気センサー１０ｂによってＲＣローパスフィルターが構成される。従って、接続部１２の電圧信号Ｖ１は、外部磁界強度の変化に伴う磁気センサー１０ａ，１０ｂの抵抗値の変化（磁気信号）から低周波成分を除去したものとなる。つまり、外部の磁気信号が磁気センサー装置１Ｄに入力される段階で、その磁気信号の低周波成分がコンデンサ４１と磁気センサー１０ａからなるＲＣローパスフィルターと、コンデンサ４２と磁気センサー１０ｂからなるＲＣローパスフィルターとによって除去される。コンデンサ４１と磁気センサー１０ａからなるＲＣローパスフィルターのカットオフ周波数及び時定数がコンデンサ４１の容量Ｃ３と磁気センサー１０ａの抵抗値Ｒｓによって決定される。自然現象或いは医療現場において検出する磁気信号（磁気強度の変動）の周波数は数十Ｈｚから数百Ｈｚであることから、１０−４＜Ｃ３×Ｒｓ＜１０−３と設定することによって、検出しようとする磁気信号の帯域を制限することができる。コンデンサ４１，４２の容量Ｃ３，Ｃ４が等しいことが好ましく、１０−４＜Ｃ４×Ｒｓ＜１０−３と設定することが好ましい。
【００７３】
なお、磁気センサー装置１Ｄ及び信号増幅装置２Ｄと同様に、図５に示す磁気センサー装置１Ｃ及び信号増幅装置２Ｃの場合にも、コンデンサ４１，４２が高電圧入力端子２ａと低電圧入力端子２ｂとの間に直列接続され、コンデンサ４１とコンデンサ４２の接続部が接続部１２に接続されてもよい。
【００７４】
〔第６の実施の形態〕
図８は、本発明の第６実施形態に係る磁気センサー装置１Ｅ及び信号増幅装置２Ｅの回路図である。図９は、この磁気センサー装置１Ｅに設けられる磁気センサー１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの斜視図である。第６実施形態の磁気センサー装置１Ｅと第３実施形態の磁気センサー装置１Ｂとの間で互いに対応する部分が一致して同一に設けられている場合には、それらの説明を可能な限り省略する。以下では、第６実施形態の磁気センサー装置１Ｅと第３実施形態の磁気センサー装置１Ｂの間で相違する部分について主に説明する。
【００７５】
この磁気センサー装置１Ｅは信号増幅装置２Ｅ及び磁気センサー１０ａ，１０ｂに加えて、磁気センサー１０ｃ，１０ｄを備える。磁気センサー１０ｃ，１０ｄは、第１実施形態に係る磁気センサー１０と同じものである。そして、磁気センサー１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄが高電圧入力端子２ａと低電圧入力端子２ｂとの間に直列接続されている。つまり、磁気センサー１０ｃの一方の電極が高電圧入力端子２ａに接続され、磁気センサー１０ｃの他方の電極が磁気センサー１０ａの一方の電極に接続され、磁気センサー１０ａの他方の電極が磁気センサー１０ｂの一方の電極に接続され、磁気センサー１０ｂの他方の電極が磁気センサー１０ｄの一方の電極に接続され、磁気センサー１０ｄの他方の電極が低電圧入力端子２ｂに接続されている。そして、磁気センサー１０ａと磁気センサー１０ｂの接続部１２が固定抵抗器２１に接続されているとともに、差動増幅器３０の反転入力端子に接続されている。なお、第６実施形態の信号増幅装置２Ｅと第３実施形態の信号増幅装置２Ｂは同様に構成されている。
【００７６】
図９に示す矢印は磁気センサー１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの感応の向きを表し、矢印の向きの磁界強度が増加すれば磁気センサー１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｂの抵抗値が増加する。磁気センサー１０ａ，１０ｃが互いに近接するように配置されており、より具体的にはこれら磁気センサー１０ａ，１０ｃは磁気抵抗効果の極性の向きに対して垂直方向に重ねられている。また、これら磁気センサー１０ａの磁気抵抗効果の極性と磁気センサー１０ｃの磁気抵抗効果の極性が逆になっている。磁気センサー１０ｂと磁気センサー１０ｄについても同様である。
【００７７】
磁気センサー１０ａと磁気センサー１０ｃの組みは、磁気センサー１０ｂと磁気センサー１０ｃの組みから所定距離Ｌだけ離れて配置されている。また、磁気センサー１０ａの磁気抵抗効果の極性と磁気センサー１０ｄの磁気抵抗効果の極性が同じ向きになり、磁気センサー１０ｂの磁気抵抗効果の極性と磁気センサー１０ｃの磁気抵抗効果の極性が同じ向きになり、磁気センサー１０ａと磁気センサー１０ｃの組みがこれらの極性の向きに沿って磁気センサー１０ｂと磁気センサー１０ｃの組みから離れている。
【００７８】
本実施形態では、第３実施形態と同様に、差動増幅器３０の出力信号ＶoutのＳＮ比が向上する。更に、第４実施形態と同様に、遠方の外部磁界の強度が出力信号Ｖoutに影響されず、近場の外部磁界の信号を出力信号Ｖoutとして検出することができる。
【００７９】
〔第７の実施の形態〕
図１０は、本発明の第７実施形態に係る磁気センサー装置１Ｆ及び信号増幅装置２Ｆの回路図である。第７実施形態の磁気センサー装置１Ｆと第６実施形態の磁気センサー装置１Ｅとの間で互いに対応する部分が一致して同一に設けられている場合には、それらの説明を可能な限り省略する。以下では、第７実施形態の磁気センサー装置１Ｆと第６実施形態の磁気センサー装置１Ｅの間で相違する部分について主に説明する。
【００８０】
この信号増幅装置２Ｆはローパスフィルター２０（固定抵抗器２１及びコンデンサ２２，２３）及び差動増幅器３０に加えて、コンデンサ４１，４２を備える。コンデンサ４１，４２が高電圧入力端子２ａと低電圧入力端子２ｂとの間に直列接続されている。つまり、コンデンサ４１の一方の電極が高電圧入力端子２ａに接続され、コンデンサ４１の他方の電極がコンデンサ４２の一方の電極に接続され、コンデンサ４２の他方の電極が低電圧入力端子２ｂに接続されている。そして、コンデンサ４１とコンデンサ４２の接続部が、磁気センサー１０ａと磁気センサー１０ｂの接続部１２に接続されている。
【００８１】
コンデンサ４１，４２がデカップリングコンデンサとして機能する。高電圧入力端子２ａに印加される電圧に含まれるノイズがコンデンサ４１によって除去され、低電圧入力端子２ｂに印加される電圧に含まれるノイズがコンデンサ４２によって除去される。
【００８２】
コンデンサ４１と磁気センサー１０ａ，１０ｃによってＲＣローパスフィルターが構成され、コンデンサ４２と磁気センサー１０ｂ，１０ｄによってＲＣローパスフィルターが構成される。従って、接続部１２の電圧信号Ｖ１は、外部磁界強度の変化に伴う磁気センサー１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの抵抗値の変化（磁気信号）から低周波成分を除去したものとなる。つまり、外部の磁気信号が磁気センサー装置１Ｆに入力される段階で、その磁気信号の低周波成分がコンデンサ４１と磁気センサー１０ａ，１０ｃからなるＲＣローパスフィルターと、コンデンサ４２と磁気センサー１０ｂ，１０ｄからなるＲＣローパスフィルターとによって除去される。コンデンサ４１と磁気センサー１０ａ，１０ｃからなるＲＣローパスフィルターのカットオフ周波数及び時定数がコンデンサ４１の容量Ｃ３と磁気センサー１０ａ，１０ｃの抵抗値Ｒｓによって決定される。自然現象或いは医療現場において検出する磁気信号（磁気強度の変動）の周波数は数十Ｈｚから数百Ｈｚであることから、１０−４＜Ｃ３×２×Ｒｓ＜１０−３と設定することによって、検出しようとする磁気信号の帯域を制限することができる。コンデンサ４１，４２の容量Ｃ３，Ｃ４が等しいことが好ましく、１０−４＜Ｃ４×２×Ｒｓ＜１０−３と設定することが好ましい。
【００８３】
〔変形例〕
本発明の適用可能な実施形態は上述の実施形態に限るものではなく、上述の実施形態から変更してもよい。以下の変形例の組み合わせが可能であれば、それらを組み合わせて適用してもよい。
上述の各実施形態の磁気センサー１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄは磁界強度の変化によって抵抗値が変化するものであった。磁気センサー１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを、物理量の変化によって抵抗値が変化する他の種類のセンサー（例えば、温度センサー、光センサー、歪みゲージ等）に変更してもよい。
温度センサーは、その温度センサーの温度変化の変化によって抵抗値が変化する測温抵抗素子である。光センサーは、その光センサーに入射される光の強度の変化によって抵抗値が変化するフォトレジスタである。歪みゲージは、その歪みゲージが貼り付けられたサンプルの歪みの変化によって抵抗値が変化するものである。
【符号の説明】
【００８４】
２ａ  高電圧入力端子（高電圧部）
２ｂ  低電圧入力端子（低電圧部）
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ  磁気センサー
１１  固定抵抗器（抵抗器）
１２  接続部
２０  ローパスフィルター
２１  固定抵抗器
２２  コンデンサ（第一コンデンサ）
２３  コンデンサ（第二コンデンサ）
３０  差動増幅器
４１  コンデンサ（第三コンデンサ）
４２  コンデンサ（第四コンデンサ）
【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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