JPH03137583A - magnetic field detection circuit - Google Patents
magnetic field detection circuitInfo
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- JPH03137583A JPH03137583A JP1276431A JP27643189A JPH03137583A JP H03137583 A JPH03137583 A JP H03137583A JP 1276431 A JP1276431 A JP 1276431A JP 27643189 A JP27643189 A JP 27643189A JP H03137583 A JPH03137583 A JP H03137583A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はモータの回転軸や、水道メータの羽根車等の回
転軸に取付けられた磁石の磁場の変化を電気パルス信号
に変換する磁場検出回路に関し、特にヒステリシス特性
を有する磁場検出回路に関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention is a magnetic field detection method that converts changes in the magnetic field of a magnet attached to a rotating shaft of a motor or a water meter impeller into an electric pulse signal. The present invention relates to circuits, and particularly to magnetic field detection circuits having hysteresis characteristics.
〔従来技術]
磁気抵抗効果を有する磁気センサを用いて磁場の回転や
変化を検出する第7図の回路が周知である。 MRI
とMR2は強磁性磁気抵抗体を一つの絶縁基板上に形成
した薄膜からなる磁気センサで、絶縁基板の面内で回転
する磁場の方向(角度)に応じてその抵抗値が変化する
。 磁気センサの主たる電流通路と磁場の方向とのなす
角度をθとし、磁場がかかっていないときの磁気センサ
の抵抗値をRoとすると、磁気センサの抵抗値は角度θ
の関数として R−Ro(1+cr Co52θ) で
あられされる。 磁場の強さは磁気センサが飽和する以
上で使われるので、αは2%程度である。 そして再磁
気センサMI?1とMR2とはその主たる電流通路が互
いに90″をなすように形成されている。 R1とR2
は基準電圧発生回路1を構成するよう互いに直列接続さ
れた分圧抵抗で、図示のように磁気センサMR1、 M
R2と共にブリッジ2を構成するように接続され、電源
電圧の負端子GNDと正端子3の間に電圧V が印加さ
れている。 4はコンパレタでその非反転入力にはブリ
ッジ2の出力端子6の電圧、すなわち基準電圧が、又反
転入力にはブリッジ2の出力端子5、すなわち磁気セン
サの出力信号が入力されている。 又、コンパレータ4
の出力端子と非反転入力との間にはヒステリシス電圧■
□□を印加するための帰還抵抗Rfが接続されている。[Prior Art] The circuit shown in FIG. 7, which detects the rotation or change of a magnetic field using a magnetic sensor having a magnetoresistive effect, is well known. MRI
and MR2 are magnetic sensors consisting of a thin film in which a ferromagnetic magnetoresistive material is formed on an insulating substrate, and its resistance value changes depending on the direction (angle) of a magnetic field rotating within the plane of the insulating substrate. If the angle between the main current path of the magnetic sensor and the direction of the magnetic field is θ, and the resistance value of the magnetic sensor when no magnetic field is applied is Ro, then the resistance value of the magnetic sensor is equal to the angle θ
As a function of R-Ro(1+cr Co52θ). Since the strength of the magnetic field is used at a level above which the magnetic sensor is saturated, α is approximately 2%. And re-magnetic sensor MI? 1 and MR2 are formed so that their main current paths form a distance of 90'' from each other. R1 and R2
are voltage dividing resistors connected in series to form the reference voltage generating circuit 1, and as shown in the figure, the magnetic sensors MR1, M
It is connected to form a bridge 2 together with R2, and a voltage V is applied between the negative terminal GND and the positive terminal 3 of the power supply voltage. 4 is a comparator whose non-inverting input receives the voltage at the output terminal 6 of the bridge 2, ie, the reference voltage, and its inverting input receives the output terminal 5 of the bridge 2, ie, the output signal of the magnetic sensor. Also, comparator 4
There is a hysteresis voltage between the output terminal and the non-inverting input.
A feedback resistor Rf for applying □□ is connected.
磁気センサMRIとMR2の抵抗値をそれぞれMHI
。The resistance values of magnetic sensors MRI and MR2 are respectively MHI.
.
MR2,分圧抵抗R1,R2の抵抗値をR1,R2とし
、がつMR1= MR2,R1=R2=Rとすると、ヒ
ステリシス電圧■□□は、コンパレータ4の出力電圧を
V。、とすると、
Vlliss’i HR、vt
2 1R
であられされる。 ヒステリシスは外来ノイズなどに
よるコンパレータ4の出力波形のチャツタリングを防止
するために持たせるもので、印加するヒステリシス電圧
は磁気センサの出力信号 ■=■+(1+α5in2θ
)/2の振幅の0.1〜0.5倍の値を用いている。
そのため、帰還抵抗Rfの抵抗値は(50〜250)
Rに定めていた。Assuming that the resistance values of MR2 and voltage dividing resistors R1 and R2 are R1 and R2, and MR1=MR2, R1=R2=R, the hysteresis voltage ■□□ is the output voltage of the comparator 4 at V. , then Vlliss'i HR, vt 2 1R. The hysteresis is provided to prevent chattering of the output waveform of the comparator 4 due to external noise, etc. The hysteresis voltage to be applied is the output signal of the magnetic sensor ■=■+(1+α5in2θ
)/2 is used.
Therefore, the resistance value of the feedback resistor Rf is (50 to 250)
It was set to R.
上記従来の技術で、回路の消費電力を減少させるために
は、コンパレータ4の消費電力を低減することと、ブリ
ッジ2に流れる電流を低減する必要がある。 ブリッジ
2の電流は、磁気センサとか分圧抵抗の抵抗値を大きく
することで低減できる。 通常、磁気センサの抵抗値は
分圧抵抗とはイ同じ値を使用している。 消費電力を低
減するために、磁気センサの抵抗値を数百にΩとし、前
記αが2%のものを使い、ヒステリシス電圧を磁気セン
サの出力電圧の0.1〜0.5倍に定めると、帰還抵抗
Rfは磁気センサの抵抗値数百にΩの50〜数百倍の値
を要し、数袷MΩ〜数百MΩとなる。In order to reduce the power consumption of the circuit with the above conventional technology, it is necessary to reduce the power consumption of the comparator 4 and the current flowing through the bridge 2. The current in the bridge 2 can be reduced by increasing the resistance value of the magnetic sensor or voltage dividing resistor. Normally, the resistance value of the magnetic sensor is the same as that of the voltage dividing resistor. In order to reduce power consumption, the resistance value of the magnetic sensor is set to several hundred Ω, the α is 2%, and the hysteresis voltage is set to 0.1 to 0.5 times the output voltage of the magnetic sensor. , the feedback resistance Rf requires a resistance value of several hundred to several hundred times the resistance value of the magnetic sensor, which is several MΩ to several hundred MΩ.
このような高抵抗値の抵抗は、小型のチップ抵抗では入
手できない。 チップ抵抗でない他の構造で求めるにし
ても、経時変化が大きくて、回路の作動が不安定となる
ばかりでなく、外来ノイズを拾いやすいという問題点が
あった。Resistors with such high resistance values are not available as small chip resistors. Even if a structure other than a chip resistor is used, there are problems in that the change over time is large, which not only makes the circuit unstable, but also tends to pick up external noise.
本発明はこのような問題点を解消し、小形で、高抵抗を
要せず、経年変化の心配がない、しかも外来ノイズに強
い磁場検出回路を提案することを目的とする。It is an object of the present invention to solve these problems and to propose a magnetic field detection circuit that is small, does not require high resistance, is free from aging, and is resistant to external noise.
上記目的を達成するために、本発明の磁場検出回路にお
いては、磁気抵抗効果を有する磁気センサ(MRI)
(MR2)と、基準電圧を発生させるための分圧抵抗(
R1) (R2)と、前記磁気センサ(MHI) (M
R2)と分圧抵抗(R1) (R2)で構成されるブリ
ッジ(2)と、上記ブリッジ(2)の出力端子(5)(
6)の電圧を入力して波形整形するコンパレータ(4)
と、上記磁気センサ又は分圧抵抗に直列に挿入した第三
の抵抗(R3)と、該第三の抵抗と並列に接続されたス
イッチ(紬)とを設け、該スイッチ(SW)が前記コン
パレータ(4)の出力に応じて開閉されることを特徴と
する請求項l)。In order to achieve the above object, the magnetic field detection circuit of the present invention uses a magnetic sensor having a magnetoresistive effect (MRI).
(MR2) and a voltage dividing resistor (MR2) for generating the reference voltage (
R1) (R2) and the magnetic sensor (MHI) (M
A bridge (2) consisting of a voltage dividing resistor (R2) and a voltage dividing resistor (R1) (R2), and an output terminal (5) of the bridge (2) (
Comparator (4) that inputs the voltage of 6) and shapes the waveform.
and a third resistor (R3) inserted in series with the magnetic sensor or voltage dividing resistor, and a switch (Pongee) connected in parallel with the third resistor, and the switch (SW) is connected to the comparator. Claim (1) characterized in that the device is opened and closed depending on the output of (4).
又、請求項2の発明においては、磁気抵抗効果を有する
磁気センサ(MRI) (MR2)と、基準電圧を発生
させるための基準電圧発生回路(1)と、前記基準電圧
発生回路(1)の基準電圧と、磁気センサの出力を比較
して磁気センサの信号をパルスに変換するコンパレータ
(4)と、コンパレータ(4)の出力に連動して開閉さ
れるスイッチ(SW)とを有し、前記磁気センサ又は基
準電圧発生回路(1)に、電圧がコンパレータ(4)に
印加するヒステリシス電圧に相当するように設けられた
端子(7)と電源端子(3,GND)との間又は端子(
7)と端子(7゛)との間を前記スイッチ(SW)によ
り開閉することで、ヒステリシスを印加することを特徴
とする。Further, in the invention of claim 2, a magnetic sensor (MRI) (MR2) having a magnetoresistive effect, a reference voltage generation circuit (1) for generating a reference voltage, and a reference voltage generation circuit (1). It has a comparator (4) that compares the output of the magnetic sensor with a reference voltage and converts the signal of the magnetic sensor into a pulse, and a switch (SW) that is opened and closed in conjunction with the output of the comparator (4). Between the terminal (7) provided in the magnetic sensor or reference voltage generation circuit (1) so that the voltage corresponds to the hysteresis voltage applied to the comparator (4) and the power supply terminal (3, GND) or the terminal (
It is characterized in that hysteresis is applied by opening and closing the switch (SW) between 7) and the terminal (7').
分圧抵抗(R1) (R2)が磁気抵抗素子であっても
よい。The voltage dividing resistors (R1) (R2) may be magnetoresistive elements.
又、第三の抵抗(R3)が磁気抵抗素子であってもよい
。Further, the third resistor (R3) may be a magnetoresistive element.
又、スイッチ(SW)はエンハンスメントMOSFET
、アナログスイッチ又はバイポーラトランジスタを用い
ることができる。Also, the switch (SW) is an enhancement MOSFET.
, analog switches or bipolar transistors can be used.
又、コンパレータ(4)とスイッチ(SW)との間にコ
ンパレータの出力を増幅してスイッチを駆動する増幅器
(10)を挿入すると効果的である。Furthermore, it is effective to insert an amplifier (10) between the comparator (4) and the switch (SW) to amplify the output of the comparator and drive the switch.
コンパレータ(4)の出力に応じてスイッチ(舖)が開
閉され、コンパレータの入力にヒステリシス電圧が印加
されるため、ヒステリシス特性を有する磁場検出回路と
して作動する。The switch (or) is opened or closed according to the output of the comparator (4), and a hysteresis voltage is applied to the input of the comparator, so it operates as a magnetic field detection circuit having hysteresis characteristics.
第1図(a)の実施例では、ブリッジ2の一辺である分
圧抵抗R2と直列に、一方の電源端子GNDと分圧抵抗
R2との間に第三の抵抗R3を挿入し、この抵抗R3と
並列にスイッチSWを接続し、このスイッチS−をコン
パレータ4の出力に連動して開閉するように構成した。In the embodiment shown in FIG. 1(a), a third resistor R3 is inserted in series with the voltage dividing resistor R2, which is one side of the bridge 2, between one power supply terminal GND and the voltage dividing resistor R2. A switch SW was connected in parallel with R3, and the switch S- was configured to open and close in conjunction with the output of the comparator 4.
そしてこのスイッチ聞はコンパレータ4の出力がLO
WのときにONとなって閉じ、HIGHのときにOFF
となって開く。And between this switch, the output of comparator 4 is LO.
It turns ON and closes when it is W, and turns OFF when it is HIGH.
It opens.
この回路のヒステリシス電圧V N!isは、R1+R
3Rz
■M”’= (R1+R1+R3±RL+R1)” ”
となる。 今第三の抵抗R3が挿入されていない従来の
第7図の回路では、磁場が印加されていないときは、コ
ンパレータ4の再入力電圧は等しい。The hysteresis voltage of this circuit is VN! is is R1+R
3Rz ■M”'= (R1+R1+R3±RL+R1)” ”
becomes. In the conventional circuit shown in FIG. 7 in which the third resistor R3 is not inserted, the re-input voltages of the comparator 4 are equal when no magnetic field is applied.
そして仮にR2がR1よりも2%X(0,1〜0.5)
X 2だけ大きいと、非反転入力の電圧は磁気センサ
の出力(2%×2)の0.1〜0.5倍だけ大きくなり
、逆に小さいと、そのぶん小さくなる。And suppose R2 is 2%X(0.1~0.5) than R1
If it is larger by X2, the voltage at the non-inverting input will be larger by 0.1 to 0.5 times the output (2% x 2) of the magnetic sensor, and if it is smaller, the voltage at the non-inverting input will be that much smaller.
そこで、第1図(a)の分圧抵抗R2の値を、第7図の
場合のR1よりも2%X(0,1〜0.5) X 2倍
だけ小さく定める。 すなわち (0,004〜0.0
2)・R1だけ小さく定め、この小さくした分の2倍の
抵抗値2 (0,004〜0.02)・R1を有する第
三の抵抗R3を前述のように分圧抵抗R2と直列接続す
る。 そしてスイッチS−により、分圧抵抗R2と第三
の抵抗R3との接続点である端子7と電源の負端子GN
DO間をコンパレータ4の出力に連動して開閉する。Therefore, the value of the voltage dividing resistor R2 in FIG. 1(a) is set to be 2%×(0.1 to 0.5)×2 times smaller than R1 in the case of FIG. 7. That is (0,004~0.0
2) Decrease only R1, and connect the third resistor R3, which has a resistance value 2 (0,004 to 0.02) R1, which is twice this value, in series with the voltage dividing resistor R2 as described above. . Then, the switch S- connects the terminal 7, which is the connection point between the voltage dividing resistor R2 and the third resistor R3, and the negative terminal GN of the power supply.
It opens and closes between the DOs in conjunction with the output of the comparator 4.
電源端子GNDと端子7との間の電圧がコンパレータ4
に印加するヒステリシス電圧に相当する。The voltage between power supply terminal GND and terminal 7 is detected by comparator 4.
Corresponds to the hysteresis voltage applied to
又、第1図0))に示すように、第三の抵抗R3が抵抗
R1とR2の中間にある場合でも同図(a)の実施例と
同様な動作をさせることができる。 この場合、第三の
抵抗R3の両端に設けた端子(7)と端子(7゛)との
間の電圧がコンパレータ4に印加するヒステリシス電圧
に相当する。Further, as shown in FIG. 1(0)), even when the third resistor R3 is located between the resistors R1 and R2, the same operation as in the embodiment shown in FIG. 1(a) can be performed. In this case, the voltage between the terminals (7) and (7') provided at both ends of the third resistor R3 corresponds to the hysteresis voltage applied to the comparator 4.
なお、第1図(a)(b)で分圧抵抗R1,R2と第三
の抵抗R3とで基準電圧発生回路1を構成しているが、
分圧抵抗R1とR2を磁気抵抗素子で構成し、前記角度
θの変化に対し、分圧抵抗R1とR2の抵抗変化がそれ
ぞれ磁気センサMR1、 MR2と逆相になるように各
磁気センサと磁気抵抗素子の主電流通路の相対的な向き
を定め、ブリッジ2の4辺を構成する素子MR1,MR
2,R1,R2をすべて磁気に感応させると、コンパレ
ータ4に入力される磁場変化に対応する信号は2倍の大
きさになる。 このときは、分圧抵抗R2のR1に対す
る減少分は第1図の場合の2倍の2%X(0,1〜0.
5) X 4 XRIとなり、第三の抵抗R3の抵抗値
も2倍の4 (0,004〜0.02)・R1にする。Note that in FIGS. 1(a) and 1(b), the reference voltage generating circuit 1 is configured by the voltage dividing resistors R1 and R2 and the third resistor R3;
Voltage dividing resistors R1 and R2 are configured with magnetoresistive elements, and each magnetic sensor and magnetic Elements MR1 and MR determine the relative orientation of the main current paths of the resistive elements and constitute the four sides of the bridge 2.
2, R1, and R2 are all magnetically sensitive, the signal corresponding to the change in the magnetic field input to the comparator 4 will be twice as large. In this case, the decrease in voltage dividing resistor R2 with respect to R1 is 2%X (0,1 to 0.
5) X 4 XRI, and the resistance value of the third resistor R3 is also doubled to 4 (0,004 to 0.02)·R1.
そして、この第三の抵抗R3も磁気抵抗素子で構成し、
しかも磁場の角度による抵抗の変化が磁気抵抗素子で構
成した分圧抵抗R2と同相になるように構成するのがよ
い。This third resistor R3 is also composed of a magnetoresistive element,
Moreover, it is preferable to configure the structure so that the change in resistance depending on the angle of the magnetic field is in phase with the voltage dividing resistor R2 formed by a magnetoresistive element.
第2図の実施例で、磁気センサMRIとMR2は磁場の
角度θの変化に応じて互いに逆相の抵抗変化を示すよう
に形成されており、両センサが直列に接続され、その接
続点である出力端子6からの出力信号がコンパレータ4
の反転入力に印加されるもので、再磁気センサの抵抗値
は等しく、その和が650にΩである。 そして、50
[Oelの強さの磁場に対して主1゜5%の抵抗変化
を示す。 基準電圧発生回路1は、それぞれ620 K
Ωの分圧抵抗R1゜R2と、4にΩの第三の抵抗R3と
、50にΩのボリュームVRとが図示のように直列接続
され、直列接続の両端が電源の負端子GNDと正端子3
とにそれぞれ接続され、電圧■ が印加されている。
そしてボリュームVRの中間端子はコンパレータ4の非
反転入力に接続されている。 8は回転軸でその先端に
永久磁石8aが取り付けられ、磁気センサMR1,!:
MR2は永久磁石8aによる回転磁界をセンシングす
る。In the embodiment shown in FIG. 2, magnetic sensors MRI and MR2 are formed so as to exhibit resistance changes in opposite phases to each other in response to changes in the angle θ of the magnetic field, and both sensors are connected in series, and at the connection point. The output signal from a certain output terminal 6 is sent to the comparator 4.
The resistance values of the remagnetic sensor are equal and the sum is 650Ω. And 50
[Exhibits a main resistance change of 1°5% in response to a magnetic field with a strength of Oel. Each reference voltage generation circuit 1 has a voltage of 620 K.
A voltage dividing resistor R1゜R2 of Ω, a third resistor R3 of 4Ω, and a volume VR of 50Ω are connected in series as shown in the figure, and both ends of the series connection are connected to the negative terminal GND and positive terminal of the power supply. 3
and are connected to each other, and voltage ■ is applied.
The intermediate terminal of the volume VR is connected to the non-inverting input of the comparator 4. 8 is a rotating shaft with a permanent magnet 8a attached to its tip, and magnetic sensors MR1, ! :
MR2 senses the rotating magnetic field generated by the permanent magnet 8a.
出力端子6の電圧Vは、磁気センサMR2の主たる電流
通路と磁場のなす角をθとすると■=■・(1+ 0.
015 cos 2θ)/2で表わされる。 これに対
する基準電圧は電源電圧■ のは1.48〜0.52の
範囲で、ボリュームVRで調整する。 この調整は、磁
気センサの抵抗値のばらつき、分圧抵抗R1,R2、第
三の抵抗R3のばらつきに対処して、コンパレータ4の
非反転入力を調整してコンパレータ4の出力パルスのデ
ユーティ比が50%になるようにする。 コンパレータ
4は低消費電力のオペアンプで、電源電圧■“が3(V
l のときに消費電力が2μAとなるように抵抗Rsが
設定されている。 10は増幅器としてのインバータで
、コンパレータ4の出力を増幅し、スイッチshを構成
するエンハメントMOSFETのゲートに印加する。
このMOSFETは端子7と一方の電源端子GND間に
スイッチとして使用されるべくドレインとソースが接続
されている。The voltage V at the output terminal 6 is expressed as ■=■・(1+0.
015 cos 2θ)/2. The reference voltage for this is the power supply voltage (1), which is in the range of 1.48 to 0.52, and is adjusted by the volume VR. This adjustment deals with variations in the resistance value of the magnetic sensor, variations in the voltage dividing resistors R1 and R2, and the third resistor R3, and adjusts the non-inverting input of the comparator 4 to adjust the duty ratio of the output pulse of the comparator 4. Make it 50%. Comparator 4 is a low power consumption operational amplifier whose power supply voltage is 3 (V
The resistor Rs is set so that the power consumption is 2 μA when the voltage is 1. Reference numeral 10 denotes an inverter serving as an amplifier, which amplifies the output of the comparator 4 and applies it to the gate of the enhancement MOSFET forming the switch sh.
The drain and source of this MOSFET are connected between the terminal 7 and one power supply terminal GND to be used as a switch.
増幅器10は外部の機器へパルス信号を送出するため、
必要に応じて図示の出力回路9でオープンコレクタに変
換される。 オープンコレクタ信号に代りオープンドレ
インの信号に変換されてもよい。Since the amplifier 10 sends a pulse signal to an external device,
If necessary, it is converted into an open collector by the illustrated output circuit 9. It may be converted into an open drain signal instead of an open collector signal.
コンパレータ4を構成するオペアンプは出力電圧範囲が
電源電圧±1.5[Vl のときに、主0゜6(V]テ
アル。 換言すればcso+o、5rv) 〜v −
o、a[Vl の範囲内であるため、電源電圧が3[V
]以下に低下する場合、スイッチS−を構成するFET
を駆動するには十分と言えない。 そこでC−MOSイ
ンバータによる増幅器10で増幅し、はず電源電圧範囲
に0N−OFFするパルス信号に変換してMOSFET
のスイッチS−のゲートを駆動するようにしである。The operational amplifier that constitutes the comparator 4 has a main output voltage of 0°6 (V) when the output voltage range is ±1.5 [Vl of the power supply voltage. In other words, cso+o, 5rv) ~ v −
o, a[Vl, so the power supply voltage is 3[V
], the FET constituting the switch S-
I can't say it's enough to drive. Therefore, it is amplified by an amplifier 10 using a C-MOS inverter and converted into a pulse signal that turns 0N-OFF within the power supply voltage range.
This is to drive the gate of the switch S-.
第2図の実施例では、磁気センサの出力信号のピーク値
の10%のヒステリシスが加えられるように第二の抵抗
R3の抵抗値を選んだ。In the embodiment shown in FIG. 2, the resistance value of the second resistor R3 was selected so as to add a hysteresis of 10% of the peak value of the output signal of the magnetic sensor.
希望のヒステリシス電圧を印加するに必要な第三の抵抗
R3の抵抗値の計算方法は以下の手順による。The method for calculating the resistance value of the third resistor R3 necessary to apply the desired hysteresis voltage is as follows.
(1)先ず磁気センサの出力信号のピーク値に対し、ど
れだけの比率のヒステリシス電圧を印加したいかを決め
る。 この比率をkとすると、前述のように磁場による
磁気センサの抵抗変化が主1゜5%、すなわち主0゜0
15の場合について考えれば、磁気センサの出力信号の
ピーク値は(V /2) x o、。(1) First, decide what ratio of hysteresis voltage you want to apply to the peak value of the output signal of the magnetic sensor. If this ratio is k, then as mentioned above, the resistance change of the magnetic sensor due to the magnetic field is mainly 1°5%, that is, mainly 0°0%.
15, the peak value of the output signal of the magnetic sensor is (V/2) x o.
15で、ヒステリシス電圧Vllist(片側)は、V
H4fil(片側) = (V /2 ) x O,0
15にと表わせる。15, the hysteresis voltage Vllist (one side) is V
H4fil (one side) = (V /2) x O,0
It can be expressed as 15.
前述の例のようにkを10%、すなわち0.1に決めた
とすると、
Vntss(片側) −(Vl/2) X 1.5X1
0−’(2)基準電圧はR1=R2,R3= 0 (7
)とき、v/2となるから、分圧抵抗R2がR1に対し
てαだけ小さくなると、基準電圧は下式の△Vだけ小さ
くなる。Assuming that k is set to 10%, or 0.1, as in the previous example, Vntss (one side) - (Vl/2) X 1.5X1
0-'(2) The reference voltage is R1=R2, R3=0 (7
), then v/2, so when the voltage dividing resistor R2 becomes smaller than R1 by α, the reference voltage becomes smaller by ΔV in the following equation.
八V= R2(1−ス)、■12 R
1令R1(1−ス
ここで、R1=R2として上式を整理するとび
ΔVζ−xv”
を得る。8V = R2 (1-s), ■12 R
1 order R1 (1-s) Here, by rearranging the above equation by setting R1=R2, we obtain ΔVζ-xv''.
(3) (1)で求めたVNiss(片側)と、(2
)で求めたΔ■が等しいとおくと
(V”/2 ) x 1.5xlO−3= (V /4
) ・αとなり、これよりαを求めると、
α=3X10−3
を得る。 第2図の回路定数R1,R2= 620にΩ
、VR=50にΩを考慮し、かつボリュームVRの抵抗
値を分圧抵抗R1,R2の和に含めて考えると、R1+
R2=(620x2+50) KΩ= 1290 KΩ
となり、RIX(2−α) =1290にΩを得る。(3) VNiss (one side) obtained in (1) and (2
) are equal, then (V”/2) x 1.5xlO-3= (V/4
) ・α, and if we calculate α from this, we get α=3X10-3. Circuit constants R1, R2 = 620Ω in Figure 2
, considering Ω in VR=50 and including the resistance value of volume VR in the sum of voltage dividing resistors R1 and R2, R1+
R2=(620x2+50) KΩ= 1290 KΩ
Then, Ω is obtained as RIX(2-α)=1290.
α=3X10−”を代入してR1を求めるとR1= 6
46にΩを得る。 又、R2はR2=1290にΩ−R
1= 644にΩ となる。Substituting α=3X10-” to find R1, R1=6
Obtain Ω at 46. Also, R2 is Ω-R to R2=1290
1 = 644Ω.
従って、
R3= (R1−R2) X 2 = 4 KΩとなる
。Therefore, R3=(R1-R2)X2=4KΩ.
(4) ヒステリシス角を求めるときは、5in2θ
−Kからθを求め、2θを求めるとヒステリシス角が得
られる。 この場合は、5.7@である。(4) When calculating the hysteresis angle, use 5in2θ
By finding θ from −K and finding 2θ, the hysteresis angle can be obtained. In this case, it is 5.7@.
第3図に、この条件の場合の第2図の要部の電圧波形を
示す。 同図(a)は磁気センサの出力信号、すなわち
コンパレータ4の非反転入力電圧、同図(b)は増幅器
10(インバータ)の出力波形を磁石8aの正回転時と
逆回転時を比較して示しである。FIG. 3 shows the voltage waveform of the main part of FIG. 2 under this condition. The figure (a) shows the output signal of the magnetic sensor, that is, the non-inverting input voltage of the comparator 4, and the figure (b) compares the output waveform of the amplifier 10 (inverter) when the magnet 8a rotates in the forward direction and in the reverse direction. This is an indication.
磁気センサの出力電圧のP−P値の0.5倍のヒステリ
シス電圧を印加するための回路定数の一例としては、ボ
リュームVRの抵抗骨を分圧抵抗R1とR2に含めて考
え、R1= 650にΩ、 R2= 640にΩ。As an example of a circuit constant for applying a hysteresis voltage that is 0.5 times the P-P value of the output voltage of the magnetic sensor, consider that the resistance bone of the volume VR is included in the voltage dividing resistors R1 and R2, and R1 = 650. Ω to R2 = 640Ω.
R3= 20 KΩを採用することができる。R3=20KΩ can be adopted.
因みに、前述のように10%のヒステリシス電圧を得る
のに第三の抵抗R3を4にΩに定めたが、第7図の従来
技術で同じヒステリシス電圧をえるには、帰還抵抗Rf
の値が103MΩという大きな値になり、帰還抵抗の寸
法が太き(なったり、回路基板の絶縁性をあげる必要が
あり、又、ノイズに弱いという各種の問題点が発生する
。Incidentally, as mentioned above, in order to obtain a hysteresis voltage of 10%, the third resistor R3 was set to 4Ω, but in order to obtain the same hysteresis voltage with the prior art shown in FIG.
has a large value of 103 MΩ, which causes various problems such as the size of the feedback resistor becoming thicker, the insulation of the circuit board needing to be improved, and the resistance to noise.
なお上記実施例では、磁気センサMRIとMR2が同じ
抵抗値で、又、分圧抵抗R1とR2がほず同じ抵抗値の
場合を述べたが、必ずしも同じでなくても、適切な第三
の抵抗R3を定めることができる。In the above embodiment, the magnetic sensors MRI and MR2 have the same resistance value, and the voltage dividing resistors R1 and R2 have almost the same resistance value, but they do not necessarily have to be the same. A resistance R3 can be defined.
第4図の実施例は、第2図の実施例に比較して、基準電
圧発生回路lの分圧抵抗R1,R2及び第三の抵抗R3
を、それぞれ磁気抵抗素子MR3,MR4,MR5で構
成し、これらの磁気抵抗素子を磁気センサMRI。The embodiment shown in FIG. 4 is different from the embodiment shown in FIG.
are composed of magnetoresistive elements MR3, MR4, and MR5, respectively, and these magnetoresistive elements are used as a magnetic sensor MRI.
MR2と共に一枚の絶縁基板上に薄膜の強磁性抵抗体で
形成したものである。 このものでは、第2図の場合に
比較し磁場の検出感度を2倍にできる。Together with MR2, it is formed of a thin film ferromagnetic resistor on a single insulating substrate. In this case, the magnetic field detection sensitivity can be doubled compared to the case shown in FIG.
なおスイッチS−は電圧制御型の低消費電力のものが望
ましく、上記実施例のようなエンハンスメントMOSF
ETやアナログスイッチを用いるとよいが、必ずしもこ
れ等に限定されることはなく、バイポーラトランジスタ
を用いてもよい。Note that the switch S- is preferably a voltage-controlled type with low power consumption, and is an enhancement MOSF like the one in the above embodiment.
Although it is preferable to use an ET or an analog switch, the present invention is not necessarily limited to these, and a bipolar transistor may also be used.
第5図は、ヒステリシス電圧を印加するための第三の抵
抗R3を分圧抵抗R1と電源の正端子3との間に挿入し
、ブリッジ2の出力端子5(すなわち基準電圧発生回路
lの出力端子)と6とがそれぞれコンパレータ4の反転
入力と非反転入力に接続されているもので、前述の実施
例と類似の作動をする。In FIG. 5, a third resistor R3 for applying a hysteresis voltage is inserted between the voltage dividing resistor R1 and the positive terminal 3 of the power supply, and the output terminal 5 of the bridge 2 (i.e., the output of the reference voltage generating circuit l) Terminals ) and 6 are connected to the inverting and non-inverting inputs of the comparator 4, respectively, and operate similarly to the previous embodiment.
第6図の実施例はヒステリシス電圧を印加するための第
三の抵抗を磁気抵抗素子MR5で構成し、磁気センサM
R1、 MR2と共に一枚の絶縁基板上に薄膜の強磁性
抵抗体として形成したものである。In the embodiment shown in FIG. 6, the third resistor for applying a hysteresis voltage is composed of a magnetoresistive element MR5,
Together with R1 and MR2, it is formed as a thin film ferromagnetic resistor on a single insulating substrate.
なお第5図、第6図とも、増幅器10の出力がLOWの
状態でスイッチ針がONとなる。In both FIGS. 5 and 6, the switch needle is turned ON when the output of the amplifier 10 is LOW.
本発明は、上記のように構成されているので、従来技術
のような高抵抗の帰還抵抗が不要で、ヒステリシス電圧
を印加する比較的低い抵抗値の第三の抵抗で置き換える
ことができたので磁気センサの抵抗値を大きくしても、
第三の抵抗の抵抗値は従来技術の帰還抵抗Rfの抵抗値
よりはるかに低い値ですむ。 そのため、磁気センサや
基準電圧発生回路の抵抗値を大きくして低消費電力の磁
場検出回路を実現できる。 又、ヒステリシスの量も安
定に維持できる。 そして回路に高抵抗を使わないので
、ノイズにも強い。 又、回路基板の絶縁をそれ程向上
させる必要がなく、絶縁の面と、大形の高抵抗を使わな
いという両面から、回路を小形化できる等の効果がある
。Since the present invention is configured as described above, a high-resistance feedback resistor as in the prior art is unnecessary, and can be replaced with a third resistor with a relatively low resistance value that applies a hysteresis voltage. Even if the resistance value of the magnetic sensor is increased,
The resistance value of the third resistor can be much lower than the resistance value of the feedback resistor Rf of the prior art. Therefore, a magnetic field detection circuit with low power consumption can be realized by increasing the resistance values of the magnetic sensor and the reference voltage generation circuit. Furthermore, the amount of hysteresis can also be maintained stably. And since high resistance is not used in the circuit, it is resistant to noise. In addition, there is no need to improve the insulation of the circuit board that much, and the circuit can be made smaller in terms of both insulation and the fact that large high resistances are not used.
又、請求項9の発明では、コンパレータの出力を増幅し
てスイッチS!Aを駆動するようにしたので、低い電源
電圧で使用しても、電源電圧変動によるヒステリシス電
圧の変化が殆どなく、安定したヒステリシス幅が得られ
る。Moreover, in the invention of claim 9, the output of the comparator is amplified and the switch S! Since A is driven, even when used at a low power supply voltage, there is almost no change in the hysteresis voltage due to fluctuations in the power supply voltage, and a stable hysteresis width can be obtained.
第1図(a)、 (b)、第2図、第4図、第5図及び
第6図はそれぞれ本発明の異なる実施例の回路図、第3
図は第2図の電圧波形の図、第7図は従来技術の回路で
ある。
1・・・基準電圧発生回路、2・・・ブリッジ、3・・
・電源端子(正端子)、4・・・コンパレータ、5.6
・・・出力端子、7.7“・・・端子、lO・・・増幅
器、R1,R2・・・分圧抵抗、R3・・・第三の抵抗
、舖・・・スイッチ、MH1、 M)!2・・・磁気セ
ンサ(磁気抵抗素子)、MR3,MR4,MR5・・・
磁気抵抗素子、GND・・・電源端子
(負端子)1(a), (b), FIG. 2, FIG. 4, FIG. 5, and FIG. 6 are circuit diagrams of different embodiments of the present invention, and FIG.
The figure shows the voltage waveform of FIG. 2, and FIG. 7 shows the circuit of the prior art. 1... Reference voltage generation circuit, 2... Bridge, 3...
・Power terminal (positive terminal), 4... Comparator, 5.6
...Output terminal, 7.7"...terminal, lO...amplifier, R1, R2...divider resistor, R3...third resistor, or...switch, MH1, M) !2...Magnetic sensor (magnetoresistive element), MR3, MR4, MR5...
Magnetoresistive element, GND...power terminal (negative terminal)
Claims (1)
2)と、基準電圧を発生させるための分圧抵抗(R1)
(R2)と、前記磁気センサ(MR1)(MR2)と分
圧抵抗(R1)(R2)で構成されるブリッジ(2)と
、上記ブリッジ(2)の出力端子(5)(6)の電圧を
入力して波形整形するコンパレータ(4)と、上記磁気
センサ又は分圧抵抗に直列に挿入した第三の抵抗(R3
)と、該第三の抵抗と並列に接続されたスイッチ(SW
)とを設け、該スイッチ(SW)が前記コンパレータ(
4)の出力に応じて開閉されることを特徴とする磁場検
出回路。 2、磁気抵抗効果を有する磁気センサ(MR1)(MR
2)と、基準電圧を発生させるための基準電圧発生回路
(1)と、前記基準電圧発生回路(1)の基準電圧と、
磁気センサの出力を比較して磁気センサの信号をパルス
に変換するコンパレータ(4)と、コンパレータ(4)
の出力に連動して開閉されるスイッチ(SW)とを有し
、前記磁気センサ又は基準電圧発生回路(1)に、電圧
がコンパレータ(4)に印加するヒステリシス電圧に相
当するように設けられた端子(7)と電源端子(3、G
ND)との間又は端子(7)と端子(7′)との間を前
記スイッチ(SW)により開閉することで、ヒステリシ
スを印加することを特徴とする磁場検出回路。 3、前記分圧抵抗(R1)(R2)が磁気抵抗素子(M
R3)(MR4)である請求項1記載の磁場検出回路。 4、前記第三の抵抗(R3)が磁気抵抗素子(MR5)
である請求項1又は3記載の磁場検出回路。 5、前記磁気センサ(MR1)(MR2)と基準電圧発
生回路(1)とが共に磁気抵抗素子(MR1、MR2、
MR3、MR4、MR5)で構成され、これらがブリッ
ジ接続されている請求項2記載の磁場検出回路。 6、前記スイッチ(SW)がエンハンスメントMOSF
ETである請求項1、2、3、4又は5記載の磁場検出
回路。 7、前記スイッチ(SW)がアナログスイッチである請
求項1、2、3、4又は5記載の磁場検出回路。 8、前記スイッチ(SW)がバイポーラトランジスタで
ある請求項1、2、3、4又は5記載の磁場検出回路。 9、コンパレータ(4)とスイッチ(SW)との間に増
幅器(10)を挿入した請求項1、2、3、4、5、6
、7又は8記載の磁場検出回路。[Claims] 1. Magnetic sensor (MR1) having magnetoresistive effect (MR
2) and a voltage dividing resistor (R1) for generating a reference voltage
(R2), a bridge (2) composed of the magnetic sensors (MR1) (MR2), voltage dividing resistors (R1) (R2), and the voltage at the output terminals (5) and (6) of the bridge (2). a comparator (4) that inputs and shapes the waveform, and a third resistor (R3) inserted in series with the magnetic sensor or voltage dividing resistor.
) and a switch (SW
), and the switch (SW) is connected to the comparator (
4) A magnetic field detection circuit that is opened and closed according to the output of item 4). 2. Magnetic sensor (MR1) with magnetoresistive effect (MR
2), a reference voltage generation circuit (1) for generating a reference voltage, and a reference voltage of the reference voltage generation circuit (1);
A comparator (4) that compares the output of the magnetic sensor and converts the magnetic sensor signal into a pulse;
a switch (SW) that opens and closes in conjunction with the output of the magnetic sensor or the reference voltage generating circuit (1), and is provided in the magnetic sensor or the reference voltage generating circuit (1) so that the voltage corresponds to the hysteresis voltage applied to the comparator (4). Terminal (7) and power terminal (3, G
A magnetic field detection circuit characterized in that hysteresis is applied by opening and closing the switch (SW) between the terminal (ND) or between the terminal (7) and the terminal (7'). 3. The voltage dividing resistors (R1) (R2) are magnetoresistive elements (M
The magnetic field detection circuit according to claim 1, wherein the magnetic field detection circuit is R3) (MR4). 4. The third resistor (R3) is a magnetoresistive element (MR5)
The magnetic field detection circuit according to claim 1 or 3. 5. Both the magnetic sensors (MR1) (MR2) and the reference voltage generation circuit (1) are magnetoresistive elements (MR1, MR2,
3. The magnetic field detection circuit according to claim 2, wherein the magnetic field detection circuit comprises MR3, MR4, MR5), which are bridge-connected. 6. The switch (SW) is an enhancement MOSF
The magnetic field detection circuit according to claim 1, 2, 3, 4 or 5, which is an ET. 7. The magnetic field detection circuit according to claim 1, 2, 3, 4 or 5, wherein the switch (SW) is an analog switch. 8. The magnetic field detection circuit according to claim 1, 2, 3, 4 or 5, wherein the switch (SW) is a bipolar transistor. 9. Claims 1, 2, 3, 4, 5, 6, wherein an amplifier (10) is inserted between the comparator (4) and the switch (SW).
, 7 or 8. The magnetic field detection circuit according to .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1276431A JPH0760171B2 (en) | 1989-10-23 | 1989-10-23 | Magnetic field detection circuit |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03137583A true JPH03137583A (en) | 1991-06-12 |
JPH0760171B2 JPH0760171B2 (en) | 1995-06-28 |
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JP (1) | JPH0760171B2 (en) |
Cited By (3)
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JP2013167578A (en) * | 2012-02-16 | 2013-08-29 | Seiko Instruments Inc | Magnetic sensor device |
US9310448B2 (en) | 2013-03-22 | 2016-04-12 | Seiko Epson Corporation | Detection circuit, semiconductor integrated circuit device, magnetic field rotation angle detection device, and electronic device |
CN110657828A (en) * | 2018-06-29 | 2020-01-07 | 英飞凌科技股份有限公司 | Stray field suppression in magnetic sensor wheatstone bridge |
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1989
- 1989-10-23 JP JP1276431A patent/JPH0760171B2/en not_active Expired - Lifetime
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