特許 6618441 磁気センサ、電流センサおよび磁気センサの駆動方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6618441

(24)【登録日】2019年11月22日

(45)【発行日】2019年12月11日

(54)【発明の名称】磁気センサ、電流センサおよび磁気センサの駆動方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 33/07 20060101AFI20191202BHJP

   H01L 43/06 20060101ALI20191202BHJP

【ＦＩ】

   G01R33/07

   H01L43/06 A

【請求項の数】13

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2016-169585(P2016-169585)

(22)【出願日】2016年8月31日

(65)【公開番号】特開2018-36149(P2018-36149A)

(43)【公開日】2018年3月8日

【審査請求日】2017年12月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】303046277

【氏名又は名称】旭化成エレクトロニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】龍華国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】相羽 祐丞

【審査官】 島▲崎▼ 純一

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２００５／０２５８８４０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００５−２８３５０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２５２８１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１９０８６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−００２３８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１８１２１１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｒ ３３／０７

Ｈ０１Ｌ ４３／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ホール素子と、
前記ホール素子に駆動電流を流す方向を周期的に変化させる駆動方向変更部と、
前記ホール素子の駆動方向の電位差が、前記駆動方向の変化の複数周期において一定値となるように、前記ホール素子の駆動方向の電流値を制御する電流制御部と
を備え、
前記ホール素子が前記駆動電流を流す方向に応じた感度異方性を有する磁気センサ。

【請求項2】

前記電流制御部は、
前記ホール素子の高電位側の駆動端と、低電位側の駆動端とに接続されており、
前記ホール素子の一方の駆動端に、前記ホール素子の駆動方向における電位差が予め定められた電圧値になるように前記ホール素子の駆動方向に流れる電流をフィードバック制御する
請求項１に記載の磁気センサ。

【請求項3】

前記電流制御部は、
前記ホール素子の高電位側の駆動端における電圧を第３基準電圧に近づけるように制御し、前記ホール素子の低電位側の駆動端における電圧を第４基準電圧に近づけるように制御する
請求項２に記載の磁気センサ。

【請求項4】

前記電流制御部は、
前記ホール素子の駆動方向における電位差と予め定められた第１基準電圧との差分を増幅して出力する第１増幅回路と、
前記ホール素子の一方の駆動端に接続され、前記第１増幅回路の出力に応じた電流を前記ホール素子の駆動方向に流す第１電流源と
を有する請求項１又は２に記載の磁気センサ。

【請求項5】

前記ホール素子の差動出力のコモン電圧を、予め定められた第２基準電圧に近づけるように制御する電圧制御部を更に備える
請求項１、２および４のいずれか１項に記載の磁気センサ。

【請求項6】

前記電圧制御部は、
前記ホール素子の差動出力のコモン電圧と、前記第２基準電圧との差分を増幅して出力する第２増幅回路と、
前記ホール素子の他方の駆動端に接続され、前記第２増幅回路の出力に応じた電流を前記ホール素子の駆動方向に流す第２電流源と
を有する請求項５に記載の磁気センサ。

【請求項7】

前記電流制御部は、
前記ホール素子の高電位側の駆動端における電圧を第３基準電圧に近づけるようにフィードバック制御する第３増幅回路と、
前記ホール素子の低電位側の駆動端における電圧を第４基準電圧に近づけるようにフィードバック制御する第４増幅回路と
を有する請求項３に記載の磁気センサ。

【請求項8】

前記ホール素子の高電位側の出力電圧と前記ホール素子の低電位側の出力電圧との差分は、前記駆動方向の変化の周期に応じて周期的に変動する
請求項１から７のいずれか１項に記載の磁気センサ。

【請求項9】

前記ホール素子の高電位側の出力電圧と前記ホール素子の低電位側の出力電圧との差分を増幅して出力する信号処理部を更に備える
請求項１から８のいずれか１項に記載の磁気センサ。

【請求項10】

ホール素子と、
前記ホール素子に駆動方向を第１周期で周期的に変化させる駆動方向変更部と、
前記ホール素子を、前記第１周期の時間スケールにおいて定電流駆動し、前記第１周期よりも長い第２周期の時間スケールで定電圧駆動するホール駆動部と
を備え、
前記ホール素子が駆動電流を流す方向に応じた感度異方性を有する磁気センサ。

【請求項11】

請求項１から１０のいずれか１項に記載の磁気センサを備える電流センサ。

【請求項12】

ホール素子に駆動電流を流す方向を周期的に変化させる段階と、
前記ホール素子の駆動方向の電位差が、前記駆動方向の変化の複数周期において予め定められた一定値となるように、前記ホール素子の駆動方向の電流値を制御する段階と
を備え、
前記ホール素子が前記駆動電流を流す方向に応じた感度異方性を有する磁気センサの駆動方法。

【請求項13】

前記ホール素子の駆動方向の電流値を制御する段階は、
前記ホール素子の駆動方向における電位差と予め定められた第１基準電圧との差分を増幅する段階と、
前記増幅された結果に応じて前記ホール素子の駆動方向の電流値を制御する段階と
を備える請求項１２に記載の磁気センサの駆動方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、磁気センサ、電流センサおよび磁気センサの駆動方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ホール素子を用いた磁気センサにおいて、ホール素子を駆動する電圧を一定周期で変更するスピニングカレント法によりオフセットを除去することが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１ 特開２０１４−０６６５２２号公報

【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、ホール素子に流れる電流の方向によって感度に異方性が存在すると、スピニングカレント法のローテーションによって、ホール素子からの出力にリップルが発生する。また、リップルを抑制するために、ホール素子を電流駆動すると、温度によってホール素子の感度の変動が大きくなる。

【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、ホール素子と、ホール素子に駆動電流を流す方向を周期的に変化させる駆動方向変更部と、ホール素子の駆動方向の電位差が、駆動方向の変化の複数周期において一定値となるように、ホール素子の駆動方向の電流値を制御する電流制御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、ホール素子と、前記ホール素子に駆動方向を第１周期で周期的に変化させる駆動方向変更部と、前記ホール素子を、前記第１周期の時間スケールにおいて定電流駆動し、前記第１周期よりも長い第２周期の時間スケールで定電圧駆動するホール駆動部とを備える磁気センサを提供する。

【0006】

本発明の第３の態様においては、本発明の第１の態様又は第２の態様に係る磁気センサを備える電流センサを提供する。

【0007】

本発明の第４の態様においては、ホール素子に駆動電流を流す方向を周期的に変化させる段階と、ホール素子の駆動方向の電位差が、駆動方向の変化の複数周期において予め定められた一定値となるように、ホール素子の駆動方向の電流値を制御する段階とを備える磁気センサの駆動方法を提供する。

【0008】

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】

【0009】

【図1】実施例１に係る磁気センサ１００の構成の概要を示す。

【図2】実施例１に係る磁気センサ１００の構成の一例を示す。

【図3】比較例１に係る磁気センサ５００の構成の概要を示す。

【図4】比較例１に係る磁気センサ５００で生じるリップルを示す模式図である。

【図5】電流駆動と電圧駆動の温度特性を比較するためのグラフである。

【図6】本明細書に係る磁気素子１０の駆動端の電位差Ｖ_Ｈ−Ｖ_Ｌの時間変化を示す。

【図7】本明細書に係る磁気素子１０の駆動電流Ｉ_Ｂの時間変化の一例を示す。

【図8】実施例２に係る磁気センサ１００の構成の概要を示す。

【図9】実施例２に係る磁気センサ１００の構成の一例を示す。

【図10】実施例３に係る磁気センサ１００の構成の一例を示す。

【発明を実施するための形態】

【0010】

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。

【0011】

［実施例１］
図１は、実施例１に係る磁気センサ１００の構成の概要を示す。本例の磁気センサ１００は、磁気素子１０、駆動方向変更部２０、電流制御部３０および信号処理部４０を備える。

【0012】

磁気素子１０は、磁気素子１０に与えられた磁場の変化を検出する。本例の磁気素子１０は、ホール素子Ｈを備える。磁気素子１０は、与えられた磁場の変化に基づいて出力信号Ｓ_ｏおよび制御用信号Ｓ_ｃを出力する。例えば、磁気素子１０は、出力信号Ｓ_ｏとして、ホール素子Ｈの高電位側の出力電圧Ｖ_ＯＨおよび低電位側の出力電圧Ｖ_ＯＬを出力する。出力電圧Ｖ_ＯＨ，Ｖ_ＯＬは、ホール素子Ｈのホール起電力信号である。また、磁気素子１０は、制御用信号Ｓ_ｃとして、ホール素子Ｈの高電位側および低電位側の駆動端の電位Ｖ_Ｈ，Ｖ_Ｌをそれぞれ出力する。

【0013】

一例において、磁気素子１０は、磁気素子１０の近傍を流れる被測定電流を検出する。この場合、磁気素子１０は、被測定電流が磁気素子１０の近傍を流れることにより生じた被測定磁場の変化により被測定電流を検出する。つまり、磁気センサ１００を有することにより、被測定電流を検出する電流センサが構成されてもよい。

【0014】

駆動方向変更部２０は、磁気素子１０が有するホール素子Ｈに駆動電流を流す方向を周期的に変化させる。これにより、駆動方向変更部２０は、磁気素子１０をスピニングカレント法により動作させる。スピニングカレント法とは、駆動電流を供給する方向を順次切り替えて、ホール電圧およびオフセット電圧の周波数を分離することにより、オフセットを低減する方法である。例えば、駆動方向変更部２０は、予め定められたローテーション周期で、磁気素子１０が有するホール素子Ｈの駆動方向を９０度ずつ変更する。

【0015】

電流制御部３０は、制御用信号Ｓ_ｃに応じてフィードバック信号Ｓ_ｆｂを生成する。ここで、ホール素子Ｈの高電位側の出力電圧Ｖ_Ｈとホール素子Ｈの低電位側の出力電圧Ｖ_Ｌとの差分Ｖ_Ｈ−Ｖ_Ｌは、駆動方向の変化の周期に応じて周期的に変動する。本例の電流制御部３０は、ホール素子Ｈの高電位側および低電位側の駆動端の電位Ｖ_Ｈ，Ｖ_Ｌの差分が一定値となるようにフィードバック信号Ｓ_ｆｂを生成する。電流制御部３０は、生成したフィードバック信号Ｓ_ｆｂを磁気素子１０に出力する。これにより、電流制御部３０は、磁気素子１０に流れる電流を制御する。例えば、電流制御部３０は、ホール素子Ｈの駆動方向の電位差が、駆動方向の変化の複数周期において予め定められた電圧値となるように、ホール素子Ｈの駆動方向の電流値をフィードバック制御する。

【0016】

信号処理部４０は、ホール素子Ｈのホール起電力信号に応じた出力信号Ｓ_ｏｕｔを生成する。本例の信号処理部４０は、ホール素子Ｈの高電位側の出力電圧Ｖ_ＯＨとホール素子Ｈの低電位側の出力電圧Ｖ_ＯＬとの差分を増幅して出力信号Ｓ_ｏｕｔを生成する。信号処理部４０は、生成した出力信号Ｓ_ｏｕｔを磁気センサ１００の出力端子に出力する。

【0017】

図２は、実施例１に係る磁気センサ１００の具体的な構成の一例を示す。本例の電流制御部３０は、増幅回路５１および電流源６１を備える。なお、本例では、駆動方向変更部２０については省略している。本例の電流源６１は、ＮＭＯＳトランジスタを備える。

【0018】

増幅回路５１は、ホール素子Ｈの高電位側および低電位側の駆動端の電位Ｖ_Ｈ，Ｖ_Ｌに基づいて、電流源６１を制御する。一例において、増幅回路５１は、ホール素子Ｈの駆動方向における電位差Ｖ_Ｈ−Ｖ_Ｌと基準電圧Ｖ_ｔｃａｌとの差分を増幅して電流源６１のゲート電圧Ｖ_ｇを出力する。これにより、増幅回路５１は、電流源６１が有するＮＭＯＳトランジスタの電流量を制御する。なお、本例の増幅回路５１の動作周波数は、駆動方向変更部２０のチョッパ周波数と等しくてよい。

【0019】

電流源６１は、ホール素子Ｈの一方の駆動端に接続され、増幅回路５１の出力に応じた電流をホール素子Ｈの駆動方向に流す。電流源６１は、増幅回路５１からの信号に応じて磁気素子１０に流れる電流の大きさを制御する。電流源６１のドレイン端子は、ホール素子Ｈの低電位側の駆動端に接続され、ソース端子は基準電位に設定された基準端子に接続される。本例の電流源６１は、ホール素子Ｈの低電位側の駆動端に接続されているが、高電位側の駆動端に接続されてもよい。なお、増幅回路５１は、第１増幅回路の一例である。

【0020】

例えば、ホール素子Ｈの駆動方向における電位差Ｖ_Ｈ−Ｖ_Ｌが基準電位Ｖ_ｔｃａｌよりも小さい場合、電流源６１のＮＭＯＳトランジスタのゲート電圧が上昇し、ホール駆動電流Ｉ_Ｂが増加する。これにより、ホール素子Ｈの駆動方向における電位差Ｖ_Ｈ−Ｖ_Ｌが大きくなる。一方、ホール素子Ｈの駆動方向における電位差Ｖ_Ｈ−Ｖ_Ｌが基準電位Ｖ_ｔｃａｌよりも大きい場合、電流源６１のＮＭＯＳトランジスタのゲート電圧が下降し、ホール電流Ｉ_Ｂが減少する。これにより、ホール素子Ｈの駆動方向における電位差Ｖ_Ｈ−Ｖ_Ｌが小さくなる。したがって、電位差Ｖ_Ｈ−Ｖ_ＬがＶ_ｔｃａｌとなるように制御される。

【0021】

ここで、ホール素子Ｈに流れる電流をＩ_Ｂ、ホール素子Ｈの抵抗をＲ_ｈａｌｌ、電流源６１のＮＭＯＳのトランスコンダクタンスをＧｍｎ、増幅回路５１のゲインをＧ、増幅回路５１の出力をＶ_ｇとする。また、ホール素子Ｈの駆動方向における電位差Ｖ_Ｈ−Ｖ_Ｌは、ホール素子Ｈの高電位側の駆動端の電位Ｖ_Ｈと低電位側の駆動端の電位Ｖ_Ｌとの差分である。この場合、次の関係式が得られる。
［数１］
Ｖ_Ｈ−Ｖ_Ｌ＝Ｉ_Ｂ × Ｒ_ｈａｌｌ
［数２］
Ｖ_ｇ＝−Ｇ × ｛（Ｖ_Ｈ−Ｖ_Ｌ）−Ｖ_ｔｃａｌ｝
［数３］
Ｉ_Ｂ＝Ｖ_ｇ × Ｇｍｎ

【0022】

（数１）式〜（数３）式に関して方程式を解くと、次式が得られる。
Ｖ_Ｈ−Ｖ_Ｌ＝−Ｇ × Ｇｍｎ × Ｒ_ｈａｌｌ × ｛（Ｖ_Ｈ−Ｖ_Ｌ）−Ｖ_ｔｃａｌ｝
Ｖ_Ｈ−Ｖ_Ｌ＝｛（Ｇ × Ｇｍｎ × Ｒ_ｈａｌｌ） ／（１＋Ｇ × Ｇｍｎ × Ｒ_ｈａｌｌ ）｝ × Ｖ_ｔｃａｌ

【0023】

ここで、増幅回路５１のゲインＧが非常に大きいと仮定すると、１／（Ｇ × Ｇｍｎ × Ｒ_ｈａｌｌ ）が０となる。よって、Ｖ_Ｈ−Ｖ_Ｌ＝Ｖ_ｔｃａｌとなるようにフィードバックがかかる。つまり、本例の磁気センサ１００は、平均的には、ホール素子Ｈの駆動方向における電位差Ｖ_Ｈ−Ｖ_Ｌを一定の電圧値Ｖ_ｔｃａｌとなるように制御できるので、平均的には電圧駆動とみなせる。これにより、磁気センサ１００は、感度特性を良好に保つことができる。一方、本例の磁気センサ１００は、瞬時的には電流駆動しているので、ホール素子Ｈの感度異方性の影響を受けにくい。

【0024】

［比較例１］
図３は、比較例１に係る磁気センサ５００の構成の一例を示す。本例の磁気センサ５００は、磁気素子５１０および信号処理部５４０を備える。磁気素子５１０は、ホール素子Ｈを有する。

【0025】

磁気素子５１０は、高電位側の駆動端の電位および低電位側の駆動端の電位がそれぞれ電位Ｖ_Ｈ，Ｖ_Ｌとなるように制御されている。また、磁気素子５１０の高電位側および低電位側の駆動端の電位は、Ｖ_Ｈ−Ｖ_Ｌ＝Ｖ_ｔｃａｌとなるように固定されている。磁気素子５１０は、ホール素子Ｈの出力電圧Ｖ_ＯＨ，Ｖ_ＯＬを信号処理部５４０に出力する。

【0026】

信号処理部５４０は、ホール素子Ｈの出力電圧Ｖ_ＯＨ，Ｖ_ＯＬに基づいて、出力信号Ｓ_ｏｕｔを生成する。信号処理部５４０は、生成した出力信号Ｓ_ｏｕｔを磁気センサ５００の出力端子に出力する。

【0027】

次に、図４〜図７を用いて、本明細書に係る磁気センサ１００の優位性について説明する。

【0028】

図４は、比較例１に係る磁気センサ５００で生じるリップルを示す模式図である。縦軸は磁気素子５１０が有するホール素子Ｈの出力電圧を示し、横軸は時間を示す。

【0029】

本例の磁気センサ５００は、電圧駆動でスピニングカレント動作している。磁気センサ５００が感度異方性を有する場合、磁気素子５１０の出力電圧にはローテーションに応じたリップルが含まれる。例えば、ホール素子Ｈに流れる駆動電流の角度が０度、９０度、１８０度、２７０度と変化した場合、駆動電流の流れる角度の変更時にリップルが生じる。このように、ホール素子Ｈを電圧駆動させると、感度異方性によるリップルが瞬時的に生じる場合がある。

【0030】

図５は、電流駆動と電圧駆動の温度特性を比較するためのグラフである。縦軸は磁気素子１０のホール起電力Ｖ_ｈａｌｌを示し、横軸は温度を示す。

【0031】

磁気素子１０のホール起電力Ｖ_ｈａｌｌは、電流駆動の場合も電圧駆動の場合も温度依存性を示す。電流駆動および電圧駆動のいずれの場合も温度の上昇に応じて、ホール起電力Ｖ_ｈａｌｌが低下している。しかしながら、電流駆動の場合は、電圧駆動の場合よりも温特が変化しやすい。即ち、温度特性の観点からは、電流駆動よりも電圧駆動の方が好ましい。

【0032】

図６は、本明細書に係る磁気素子１０の駆動端の電位差Ｖ_Ｈ−Ｖ_Ｌの時間変化を示す。縦軸は磁気素子１０の駆動端の電位差Ｖ_Ｈ−Ｖ_Ｌを示し、横軸は時間を示す。

【0033】

磁気素子１０の駆動端の電位差Ｖ_Ｈ−Ｖ_Ｌは、ローテーション周期に合わせて変動する。しかしながら、磁気センサ１００は、電流制御部３０によって磁気素子１０の駆動端の電位差Ｖ_Ｈ−Ｖ_ＬがＶ_ｔｃａｌとなるようにフィードバック制御する。これにより、磁気素子１０の駆動端の電位差Ｖ_Ｈ−Ｖ_Ｌは、平均としてＶ_ｔｃａｌに固定される。つまり、ローテーション周期よりも長い時間を考えた場合、磁気センサ１００は磁気素子１０を電圧駆動させている。これにより、長期的に温度変化が生じた場合であっても、磁気素子１０の温度特性が良好となる。よって、本例の磁気センサ１００は、優れた感度特性を有する。

【0034】

図７は、本明細書に係る磁気素子１０の駆動電流Ｉ_Ｂの時間変化の一例を示す。縦軸は駆動電流Ｉ_Ｂを示し、横軸は時間を示す。また、駆動電流Ｉ_Ｂの時間変化の拡大図において、φ１，φ２，φ３，φ４は、それぞれローテーション周期に対応する。

【0035】

磁気センサ１００の周囲の温度は、ローテーション周期よりも長い時間で変化する場合がある。ローテーション周期を考慮した場合、磁気センサ１００の周囲の温度を一定とみなせるので、駆動電流Ｉ_Ｂが実質的に変化しない。一方、ローテーション周期よりも長い周期を考慮した場合、磁気センサ１００の周囲の温度が変化するので、駆動電流Ｉ_Ｂが温度に応じて変化する。

【0036】

ここで、本明細書に係る磁気センサ１００は、ローテーション周期よりも長い時間で考えると、駆動電流Ｉ_Ｂが一定ではないが、ローテーション周期では電流駆動で動作しているように見える。即ち、磁気センサ１００の動作は、ローテーション周期で考えた場合、温度の影響を受けにくい電流駆動とみなせる。ローテーション周期よりも長い時間とは、少なくとも複数のローテーション周期を含む時間を指す。一例において、ローテーション周期よりも長い時間とは、駆動電流Ｉ_Ｂが一定でないとみなせる程度の温度変化が生じ得る時間を指す。

【0037】

例えば、駆動方向変更部２０は、ホール素子Ｈの駆動方向を第１周期（即ち、ローテーション周期）で周期的に変化させる。駆動方向変更部２０は、ホール素子Ｈを、第１周期の時間スケールにおいて定電流駆動し、第１周期よりも長い第２周期の時間スケールで定電圧駆動する。この場合の駆動方向変更部２０は、ホール駆動部として動作する。

【0038】

以上の通り、本明細書に係る磁気センサ１００は、ローテーション周期程度の短い時間スケールにおいて定電流駆動として動作し、ローテーション周期よりも長い時間スケールにおいて定電圧駆動として動作する。これにより、磁気センサ１００は、磁気素子１０の感度異方性によるリップルを抑制しつつ、磁気素子１０の温度特性の影響を低減できる。

【0039】

［実施例２］
図８は、実施例２に係る磁気センサ１００の構成の概要を示す。本例の磁気センサ１００は、電圧制御部７０を更に備える点で、実施例１に係る磁気センサ１００と相違する。その他の構成は、実施例１の対応する構成と基本的に同様に動作する。

【0040】

電圧制御部７０は、磁気素子１０の高電位側および低電位側の駆動端の電圧を制御する。本例の電圧制御部７０は、ホール素子Ｈの差動出力のコモン電圧を、予め定められた電圧Ｖｃに近づけるように制御する。電圧Ｖｃは、第２基準電圧の一例である。電圧制御部７０は、ホール素子Ｈの差動出力のコモン電圧を制御することにより、信号処理部４０の動作点を適切な範囲に制御することができる。

【0041】

図９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、電圧制御部７０として、増幅回路５２および電流源６２を備える。

【0042】

増幅回路５２は、ホール素子Ｈの差動出力のコモン電圧と、第２基準電圧との差分を増幅して出力する。本例の増幅回路５２の正側入力端子には出力電圧Ｖ_ＯＨ，Ｖ_ＯＬが入力される。また、増幅回路５２の負側入力端子には２Ｖｃが入力される。これにより、増幅回路５２は、出力電圧Ｖ_ＯＨおよびＶ_ＯＬの和が２Ｖｃと等しくなるように電流源６２のゲート電圧を制御する。

【0043】

電流源６２は、ホール素子Ｈの他方の駆動端に接続され、増幅回路５２の出力に応じた電流をホール素子Ｈの駆動方向に流す。本例の電流源６２は、ＰＭＯＳトランジスタを有する。例えば、出力電圧Ｖ_ＯＨおよびＶ_ＯＬの和が２Ｖｃよりも大きい場合、増幅回路５２の出力が上昇し、電流源６２のＰＭＯＳトランジスタのゲート電圧が上昇することで電流源６２の電流が減少する。一方、出力電圧Ｖ_ＯＨおよびＶ_ＯＬの和が２Ｖｃ以下の場合、増幅回路５２の出力が下降し、電流源６２のＰＭＯＳトランジスタのゲート電圧が下降することで電流源６２の電流が増加する。これにより、電圧制御部７０は、ホール素子Ｈの差動出力のコモン電圧をＶｃに制御する。

【0044】

以上の通り、本例の磁気センサ１００は、ホール素子Ｈの差動出力のコモン電圧をＶｃに制御することにより、信号処理部４０の動作点を適切な範囲に制御することができる。また、本例の磁気センサ１００は、実施例１に係る磁気センサ１００と同様に、磁気素子１０の感度異方性によるリップルを抑制しつつ、磁気素子１０の温度特性の影響を低減できる。

【0045】

［実施例３］
図１０は、実施例３に係る磁気センサ１００の構成の一例を示す。磁気素子１０は、ホール素子を有する。電流制御部３０は、増幅回路３３、増幅回路３４、電流源６１および電流源６３を備える。なお、本例では、駆動方向変更部２０については省略している。

【0046】

電流源６１は、磁気素子１０に流れる駆動電流Ｉ_Ｂを制御する。本例の電流源６１は、ＮＭＯＳトランジスタを有する。ＮＭＯＳトランジスタのドレイン端子は、ホール素子Ｈの低電位側の駆動端に接続され、ソース端子は基準電位に設定された基準端子に接続される。

【0047】

電流源６３は、磁気素子１０に流れる駆動電流Ｉ_Ｂを制御する。本例の電流源６３は、ＰＭＯＳトランジスタを有する。ＰＭＯＳトランジスタのソース端子は、電源端子に接続され、ドレイン端子はホール素子Ｈの高電位側の駆動端に接続される。

【0048】

増幅回路３３は、ホール素子Ｈの高電位側の駆動端における電圧を固定電圧Ｖ_Ｈに近づけるようにフィードバック制御する。増幅回路３３の出力端子は、電流源６３が有するＰＭＯＳトランジスタのゲート端子に接続される。増幅回路３３の負側入力端子には、固定電圧Ｖ_Ｈが入力され、正側入力端子には、ホール素子Ｈの高電位側の駆動端の電圧が入力される。増幅回路３３は、第３基準回路の一例である。電位Ｖ_Ｈは、第３基準電圧の一例である。なお、本例の増幅回路３３の動作周波数は、駆動方向変更部２０のチョッパ周波数と等しい。

【0049】

増幅回路３４は、ホール素子Ｈの低電位側の駆動端における電圧を電圧Ｖ_Ｌに近づけるようにフィードバック制御する。増幅回路３４の出力端子は、電流源６１が有するＮＭＯＳトランジスタのゲート端子に接続される。増幅回路３４の正側入力端子には、ホール素子Ｈの低電位側の駆動端の電圧が入力され、負側入力端子には、固定電圧Ｖ_Ｌが入力される。増幅回路３４は、第４基準回路の一例である。電位Ｖ_Ｌは、第４基準電圧の一例である。なお、本例の増幅回路３４の動作周波数は、駆動方向変更部２０のチョッパ周波数と等しい。

【0050】

本例の磁気センサ１００は、増幅回路３３および増幅回路３４により、ホール素子Ｈの駆動端の電位をＶ_Ｈ−Ｖ_Ｌ＝Ｖ_ｔｃａｌとなるように制御する。この場合も、磁気センサ１００は、ローテーション周期程度の短い時間スケールにおいて定電流駆動として動作し、ローテーション周期よりも長い時間スケールにおいて定電圧駆動として動作する。したがって、磁気センサ１００は、磁気素子１０の感度異方性によるリップルを抑制しつつ、磁気素子１０の温度特性の影響を低減できる。

【0051】

以上の通り、本明細書に係る磁気センサ１００は、平均的には電圧駆動として動作するので、良好な感度特性を有する。また、磁気センサ１００は、瞬時的には電流駆動として動作するので、ホール素子Ｈの感度異方性の影響を低減できる。

【0052】

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。

【0053】

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】

【0054】

１０・・・磁気素子、２０・・・駆動方向変更部、３０・・・電流制御部、３３・・・増幅回路、３４・・・増幅回路、４０・・・信号処理部、５１・・・増幅回路、５２・・・増幅回路、６１・・・電流源、６２・・・電流源、６３・・・電流源、７０・・・電圧制御部、１００・・・磁気センサ、５００・・・磁気センサ、５１０・・・磁気素子、５４０・・・信号処理部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】