磁性傳感器裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術提供能夠高精度且高速進行信號處理的磁性傳感器裝置。該磁性傳感器裝置具備：多個霍爾元件；與多個霍爾元件的各個連接的多個差動放大器；輸出基準電壓的檢測電壓設定電路；以及具有與多個差動放大器分別連接的多個差動輸入對、和與檢測電壓設定電路連接的差動輸入對的比較器。

【技術實現步驟摘要】
磁性傳感器裝置
本專利技術涉及將磁場強度轉換為電信號的磁性傳感器裝置，例如涉及用于折疊式便攜電話機、筆記本電腦等中的開閉狀態探測用傳感器、或電機的旋轉位置探測傳感器等的磁性傳感器裝置。
技術介紹
作為折疊式便攜電話機、筆記本電腦等中的開閉狀態探測用傳感器，此外作為電機的旋轉位置探測傳感器使用磁性傳感器裝置。磁性傳感器裝置通過磁電轉換元件(例如霍爾元件)輸出與磁場強度或磁通密度成比例的電壓，用放大器放大其輸出電壓，利用比較器進行判定，以H信號或L信號這二個值輸出。由于磁電轉換兀件的輸出電壓微小，所以磁電轉換兀件具有的偏置電壓(兀件偏置電壓)或放大器、比較器具有的偏置電壓(輸入偏置電壓)、或磁性傳感器裝置內的噪聲成為問題。元件偏置電壓主要因為磁電轉換元件從封裝件受到應力等而產生。輸入偏置電壓主要因為構成放大器的輸入電路的元件特性偏差等而產生。噪聲主要因為構成電路的單個晶體管具有的閃變噪聲、單個晶體管或電阻元件具有的熱噪聲而產生。已設計出降低上述的磁電轉換元件或放大器具有的偏置電壓的影響的磁性傳感器裝置(例如，參照專利文獻I)。圖4所示的現有的磁性傳感器裝置，具備:作為磁電轉換元件的霍爾元件51 ;開關切換電路52 ;差動放大器53 ;比較器54 ;檢測電壓設定電路55 ；第一電容C51和第二電容C52 ；以及第一開關S51和第二開關S52。差動放大器53為如圖5所不的儀表放大器結構，具備差動放大器61、62和電阻R61、R62、R63。差動放大器61和62分別作為非反相放大器進行工作。差動放大器53的第一輸入端子與差動放大器61的非反相輸入端子E61連接,第二輸入端子與差動放大器62的非反相輸入端子E62連接,第一輸出端子與差動放大器61的輸出端子E63連接,第二輸出端子與差動放大器62的輸出端子E64連接。通過使差動放大器53為這樣的儀表放大器結構，能夠抑制差動輸入中的同相噪聲的影響。這里，差動放大器61和62的放大率被設定為相等。圖6中示出現有的磁性傳感器裝置的動作的時序圖。檢測動作的一個周期T被分為:根據上述開關切換電路52的動作，將電源電壓輸入霍爾元件51的第一端子對A — C，并從第二端子對B — D輸出檢測電壓的第一檢測狀態Tl ;和將電源電壓輸入第二端子對B —D，并從第一端子對A — C輸出檢測電壓的第二檢測狀態T2。此外，根據各開關的開閉分為第I采樣階段Fl、第2采樣階段F2、比較階段F3。然后，在比較階段F3中除去各偏置分量。現有技術文獻 專利文獻 專利文獻1:日本特開2010 - 281801號公報。但是，現有的磁性傳感器裝置中，為了抵消偏置分量，需要進行設置如采樣階段和比較階段那樣多個信號處理期間的分時動作，不適合高速信號處理。此外，為了進行分時動作需要開關電路、電容元件的連接，電路結構變得復雜。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種磁性傳感器裝置，以有效利用多個霍爾元件和具有多個差動輸入對的比較器，通過抵消霍爾元件的偏置分量來實現高精度的磁場強度檢測，且高速進行信號處理。為了解決現有的這樣的問題點，本專利技術的磁性傳感器裝置為如下結構。一種磁性傳感器裝置，其中包括:多個霍爾元件；與多個霍爾元件的各個連接的多個可變電阻；連接多個霍爾元件的各個的多個差動放大器；以及具有與多個差動放大器分別連接的多個差動輸入對的比較器。依據本專利技術的磁性傳感器裝置，能以小規模電路任意設定磁場強度的檢測電壓電平，因此能夠消除霍爾元件偏置，且，能夠高速進行信號處理。【附圖說明】圖1是示出本實施方式的磁性傳感器裝置的電路圖； 圖2是示出本實施方式的霍爾元件和可變電阻的電路圖； 圖3是一例本實施方式中使用的比較器的電路圖； 圖4是現有的磁性傳感器裝置的電路圖； 圖5是一例現有的磁性傳感器裝置的差動放大器的電路圖； 圖6是現有的磁性傳感器裝置的時序圖。【具體實施方式】以下，根據附圖詳細說明本專利技術的實施的方式。本專利技術的磁性傳感器裝置作為折疊式便攜電話機、筆記本電腦等中的開閉狀態探測傳感器或電機的旋轉位置探測傳感器等、探測磁場強度的狀態的傳感器而被廣泛利用。以下的實施方式中，雖然對于利用霍爾元件的磁性傳感器裝置進行說明，但是本專利技術的磁性傳感器裝置也能取代響應磁場強度進行電壓輸出的霍爾元件，而采用根據加速度、壓力等的各物理量進行同樣的電壓輸出的轉換元件。圖1是示出本專利技術所涉及的磁性傳感器裝置的實施方式的電路圖。本實施方式的磁性傳感器裝置包括:響應磁場強度而輸出信號電壓的霍爾兀件la、lb ;放大信號電壓的差動放大器2a、2b ;具有2個差動輸入對的比較器3 ;以及與霍爾元件連接的可變電阻Ra、Rb。在半導體襯底上霍爾元件la、lb配置在各自靠近的位置，并且配置成連結霍爾元件Ia的第一端子對A — C的直線與連結霍爾元件Ib的第一端子對E — G的直線成為互相平行的關系。結果，連結霍爾元件Ia的第二端子對B — D的直線和連結霍爾元件Ib的第二端子對F — H的直線也成為互相平行的關系。差動放大器2a、2b成為現有例的說明中圖5所示的儀表放大器的結構。比較器3的詳細內容后面進行說明，但成為如圖3所示的電路結構，輸出端子OUT的電壓VO由式(I)所示。VO = Al (V6 - V5) + A2 (V8 - V7) (I) 這里，Al、A2是構成比較器3的2個差動放大器的各放大率。可變電阻Ra、Rb分別在霍爾元件Ia的與差動放大器2a連接的一個端子與接地之間、霍爾元件Ib的與差動放大器2b連接的一個端子與接地之間連接。接著，說明本實施方式的磁性傳感器裝置的動作。設霍爾元件la、lb的輸出端子對中的對于磁場分量的差動輸出電壓為Vh、兀件偏置電壓為Voh、同相電壓為Vcm VDD/2)、差動放大器2a、2b的各放大率為G、由可變電阻Ra、Rb確定的向霍爾元件la、Ib的各輸出端子對輸出的檢測電壓分量分別為Vrefa、Vrefb，說明信號分量的傳遞。霍爾元件Ia和Ib中電流流過的方向旋轉90度，因此霍爾元件Ia的輸出端子對中的偏置分量和霍爾元件Ib的輸出端子對中的偏置分量為反相。根據以上內容，計算各連接點的信號電壓,則如下。Vl = Vcm — Vh/2 + Voh/2 (2) V2 = Vcm + Vh/2 - Vrefa - Voh/2 (3) V3 = Vcm - Vh/2 - Voh/2 (4) V4 = Vcm + Vh/2 - Vrefb + Voh/2 (5) V5 = Vcm - G (Vh/2 — Voh/2) (6) V6 = Vcm + G (Vh/2 — Vrefa — Voh/2) (7) V7 = Vcm - G (Vh/2 + Voh/2) (8) V8 = Vcm + G (Vh/2 — Vrefb + Voh/2) (9) 將上述的V5?V8代入式(I )，則電壓VO由式(10)所示。這里比較器3 —般構成為使各差動放大器具有同一性能，設Al = A2 = A。VO = AG (2Vh — Vrefa — Vrefb) (10) 這樣霍爾元件la、lb的偏置分量被抵消，可知能夠比較磁場強度的放大信號分量和任意設定的檢測電壓分量。在本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種磁性傳感器裝置，響應施加到霍爾元件的磁場強度而進行輸出，所述磁性傳感器裝置的特征在于，包括：多個霍爾元件；與所述多個霍爾元件的各個連接的多個可變電阻；連接所述多個霍爾元件的各個的多個差動放大器；以及具有與所述多個差動放大器分別連接的多個差動輸入對的比較器。

【技術特征摘要】
2013.02.21 JP 2013-0321171.一種磁性傳感器裝置，響應施加到霍爾元件的磁場強度而進行輸出，所述磁性傳感器裝置的特征在于，包括: 多個霍爾元件； 與所述多個霍爾元件的各個連接的多個可變電阻； 連接所述多個霍爾元件的各個的多個差動放大器；以及 具有與所述多個差動放大器分別連接的多個差動輸入對的比較器。2.根據權利要求1所述的磁性傳感器裝置，其特征在于， 所述多個差動放大器為第一差動放大器和第二差動放大器， 所述第一差動放大器的第一輸入端子和第二輸入端子與第一霍爾兀件的輸出端子對連接，將放大后的信號電壓向第一輸出端子和第二輸出端子輸出...

【專利技術屬性】
技術研發人員：村岡大介，有山稔，
申請(專利權)人：精工電子有限公司，
類型：發明
國別省市：日本;JP