JPH0384484A - 磁気センサ - Google Patents

磁気センサ

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JPH0384484A
JPH0384484A JP1221030A JP22103089A JPH0384484A JP H0384484 A JPH0384484 A JP H0384484A JP 1221030 A JP1221030 A JP 1221030A JP 22103089 A JP22103089 A JP 22103089A JP H0384484 A JPH0384484 A JP H0384484A
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JP
Japan
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hall
magnetic sensor
voltage
terminals
current
Prior art date
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Pending
Application number
JP1221030A
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English (en)
Inventor
Toshiro Yamamoto
俊郎 山本
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0384484A publication Critical patent/JPH0384484A/ja
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 皇呈上坐旦里豆且 本発明は磁気センサ、より詳細にはVTRやプレーヤな
どの磁気テープの読取りヘッドやブラシレスのDDモー
タ制御あるいは精密機器の回転部などの角度検出に使用
されるホール効果を用いた高精度磁気センサに関する。
藍監旦技歪 GaAsなとの半導体を用いたホール素子は、N極S極
を区別して検出でき、磁束密度に比例した信号が得られ
ることから、制御機器や自動車などの回転制御部品の角
度検出あるいはホールモータの制御などに第6図に示す
ようなホール素子11が多数配設された磁気センサが利
用されている。
この磁気センサは、電気的に半絶縁性である1−GaA
sの基板10にイオン注入を選択的に行なって、十字形
状のn−GaAs層を形成し、このn −GaAs層を
それぞれのホール素子(rl −GaAs層)11とし
て構成されている。
このような磁気センサは各ホール素子11に四個の端子
11n、Ita、 Vtn、 Vzrt (n= 1〜
3)を有し、それぞれ相対応する2組の端子工1..、
工2..を電流端子あるいはV rn* V anをホ
ール端子として、すなわち電流供給あるいはホール電圧
測定用の端子として用いている。たとえば、各ホール素
子のIlnとInnとの電流端子間に一定電流゛工を流
すと、ホール端子Vい−v2n間に、この素子に印加さ
れている磁界の磁束密度Bに比例した電圧が発生する。
そして、この電圧をそれぞれの専用の電圧計で検出する
ようにしている。したがつて、前記各端子には外部の定
電流供給源やホール電圧測定計器とを接続するためのボ
ンディングバット12が接続され、これら多数のボンデ
ィングバット12が前記1−GaAsの基板10上に形
成されている。
説日が ゛しよ と る6 上記のような従来の磁気センサにおいては、1個のホー
ル素子11がそれぞれ4個の端子を有し、これらそれぞ
れの端子にボンディングバット12を接続する必要があ
り、このため基板10上に多数のボンディングバット1
2を配設する必要がある。しかも、ボンディングバット
12は少なくとも約50μm0以上の面積を必要とし、
またボンディングバット12の間隔を約50LLm以下
に狭くできないことから、従来の磁気センサは各ホール
素子11の密度(配設ピッチ)に制限があり、高精度の
磁場分布を検出できないという課題があった。
本発明はこのような課題に鑑みなされたものであって、
高密度に配設されたホール素子を順次時系列的に選択作
動させることによりボンディングバットの数量を少なく
し、ホール素子を高密度に基板上に配設でき、高精度に
磁場分布を検出できながらしかも小形化が図られた磁気
センサを提供することを目的としている。
゛ るt・めの 上記目的を達成するために本発明に係る磁気センサは、
基板上に2個以上のホール素子が配設された磁気センサ
において、前記側々のホール素子における電流端子のう
ち少なくとも一方にはスイッチが接続されるとともに各
ホール端子はそれぞれコンデンサを介して検出線に接続
されていることを特徴としている。
たとえば、第5図の回路図に基づいてより詳細に説明す
ると、ホール素子11の電流端子11、■2間にはスイ
ッチ15を介して直流電B16が介装され、ホール端子
vl、V2にはそれぞれコンデンサ17.18を介して
検出線19.20により外部検出回路21が接続されて
いる。
ここで、ホール素子11の電流端子I−,Ii間に配設
されているスイッチ15を閉じ、直流電源16から一定
電流をながすとホール素子11は作動状態となり、ホー
ル素子11に印加されている磁界の磁束密度に対応した
電圧変動、いわゆるホール電圧がホール端子V、 、V
、間に誘起される。この誘起されたホール端子V l、
 V s間の電圧変動はホール端子V、、V、個々に接
続されているコンデンサ17.18によってコンデンサ
に流れる変位電流に変換される。そして、この変換され
た変位電流が検出線19.20を通じて外部検出回路2
1に導かれ、ホール素子11上に印加されている磁場の
強さなどが検出される。
なお、外部検出回路21では高入力インピーダンスを持
ち、帰還インピーダンスがコンデンサ22.23である
オペレーションアンプ24.25が用いられ、出力の最
終段階には増幅器26が用いられている。すなわち、磁
束密度が変化してホール端子V、、V、の電圧に、それ
ぞれΔv8、Δv2の電圧変動が生じると、この時コン
デンサ17.18にはΔ工1、Δ工2の変位電流が流れ
る。この場合、電圧変動△V3、Δv2と変位電流ΔI
1%Δ■、との間にはコンデンサ17.18の容量をC
3とすると、 Δ11=C1Δv11Δ1.=C,Δ■2の関係がある
この変位電流がオペレーションアンプ24.25の出力
側と入力側(−側)とに接続した帰還インピーダンスで
あるコンデンサ22.23で積分され、それぞれのオペ
レーションアンプ24.25の出力vm、vAとして、
コンデンサ22.23め容量をC1とすると、 Vi =−(CI /Cm )Δ■2、Va =  (
CI /Cm ) ΔV+が生じる。この差VA−V、
を取ると検知出力V outは v、、、= (CI /C* )(Δv、−ΔV+)=
 (c、/C* )ΔV となり、ホール端子V+、Vi間のホール電圧ΔVに比
例した出力が検知できる。
庄里 上記手段によれば、基板上に2個以上配設されたホール
素子の電流端子のうち少なくとも一方にはスイッチが接
続されている。したがって、このスイッチを個々に、あ
るいは順次作動させることによって前記例々のホール素
子を選択的にON状態にすると、個々の動作状態のホー
ル素子のホール端子には、手段のところで詳しく説明し
たようにホール素子に印加されている磁界による磁束密
度に比例したホール電圧が順次発生し、磁束密度が変化
するとこの磁束密度の変化にしたがってホール電圧も変
化する。
このホール端子に発生した電圧変動はコンデンサに流れ
る変位電流に変換され、この変換された変位電流が前記
検出線を流れて外部に配設されているオペレーションア
ンプなどによって検出される。
したがって、ホール端子にコンデンサを介して接続され
ている検出線を共通化することができ、ボンディングバ
ットの数量を減らすことが可能となる。また、ボンディ
ングバットの減少に対応する分だけホール素子の配設密
度を高めることが可能となり、磁束密度分布の高精度な
検出が可能となる。さらに磁気センサ自体の小形化も可
能となる。
衷施舅 以下、本発明に係る磁気センサの実施例を図面に基づい
て説明する。なお、従来例と機能を同一にする構成部品
には同一の符合を付すこととする。
第1図は本発明に係る磁気センサの一実施例を示してお
り、本実施例に係るホール素子11はSi基板30上に
ヘテロエピタキシャル成長技術で成長させたn−GaA
s(キャリア濃度I X 10”Cm−’)層31を、
フォトリソグラフィによって選択的にエツチングするこ
とにより十字形状に構成されている。n−GaAs層3
1とSi基板30との間には第2図に示すように、高抵
抗なi −GaAs層またはCaF2層などからなる絶
縁層32で電気的に分離されている。また、第1図に示
すようにSi基板30上にはMO3形トランジスタから
なるシフトレジスタ33i3よびスイッチングトランジ
スタ15が形成され、これらスイッチングトランジスタ
15はホール素子11の電流端子工、。と直流電源16
との間に介装され、前記シフトレジスタ33の制御信号
によりONまたはOFF状態となる。電流端子の他の一
方工、。はアース線35に接続されている。
また、ホール素子11i3よびその周辺部上には第2図
に示すようにCVD法によって、厚さ約500人のSi
O□膜36膜形6されており、さらにホール端子Vl、
Vl上にはAu/ Ge/ Ni合金などの金属材料が
蒸着されて電極37が形成され、電極37とホール端子
Vl、V2および5i(h膜36とによりコンデンサ1
7.18が形成さている。このコンデンサ17.18の
電極37側の一端は第1図に示すように検出線19、あ
るいは検出線20にそれぞれ接続されている。そして、
検出線19.20は第3図に示すような検知回路に接続
されている。
該検知回路は前述の手段の項で説明した外部検出回路2
1と同一のちのであり、すなわち、帰還インピーダンス
としてコンデンサ22.23が用いられたオペレーショ
ンアンプ24.25を有し、出力の最終段階には増幅器
26が用いられている。
次に第4図を用いて本実施例に係る磁気センサの動作を
説明する。
S+ 、Ss 、S−はスイッチングトランジスタ15
のゲート電圧波形を第1図中皮から順番に、V 1 イ
V 22、VI2、Vat、V13.viaはホールg
子V + r、V z r・・・の電圧波形を第1図中
皮から順番に、またVA、V、 、V、、、はオペレー
ションアンプ24.25および増幅器26の出力波形を
それぞれ表わしている。そして、to−t@は最初のス
イッチングトランジスタ15のゲート電圧をハイレベル
にし、このスイッチングトランジスタ15がON状態と
なった時刻をtoとし、この七〇を基準とした時刻を表
示している。
たとえば、シフトレジスタ33からの制御信号によって
、最初のスイッチングトランジスタ15をON状態とす
る(第4図S、)、ON状態となったスイッチングトラ
ンジスタ15に接続されているホール素子11に一定の
電流Iが流れ、ホール端子■、およびVatにはオフセ
ット電圧に、その時の磁束密度に比例した電圧を加えた
電圧変動が生じる(第4図V0、■□)、この時(to
〜tr)、他のスイッチングトランジスタ15はOFF
状態となっている(第4図S、、S、)ため、他のホー
ル端子(V+i、Vxz、V+−、Vis) ニハT1
1圧変動は生じない、したがって、検出線19.20に
はホール端子v、、!3よびV、に生じた変動電圧によ
るコンデンサの変位電流のみが流れる。この変位電流は
検知回路(第3図)のコンデンサ23.22で積分され
電圧に変換される。
ホール端子V0、V x r 上電極37(17)、3
7(18)との間にそれぞれ構成されるコンデンサ17
.18の容量と帰還インピーダンスとしてのコンデンサ
23.22の容量とがそれぞれ等しい場合、オペレーシ
ョンアンプ25.24の出力電圧変動V A 、 V 
mとホール端子Vl+、■、の電圧変動はそれぞれ等し
くなる。したがって、オペレーションアンプ25とオペ
レーションアンプ24との出力電圧変動の差(vA−V
B )を利得1倍の差動増幅器26で求めればその特待
た値がホール端子Vll、V 21間の電圧の差すなわ
ちホール効果によって生じる磁束密度に比例したホール
電圧である。
スイッチングトランジスタ15をOFF状態にすると、
スイッチングトランジスタ15をON状態にする以前の
状態となり、逆の電圧変動がホール端子V目、Vatに
生じることにより、検出電圧がON状態にする以前の電
圧に戻る。
同様にして1次のホール素子11を順次ON状態にする
ことでホール素子11個々での磁束密度を検出すること
ができる。
及亘曵苅遇 以上詳述したように、本発明に係る磁気センサは同一基
板上に2個以上のホール素子が配設された磁気センサに
おいて、前記側々のホール素子における電流端子のうち
少なくとも一方にはスイッチが接続され、ホール端子に
はそれぞれコンデンサを介して検出線が接続されている
ので、ホール素子の配設密度を制限していた外部との接
続用ボンディングバット数が少なくなり、ホール素子の
高密度な配設が可能となり、磁束密度分布の高精度な検
出を行なうことができる。したがって、ブラシレスのD
Dモータ制御あるいは精密機器の回転部などの角度検出
を高精度に制御あるいは検出することができる6また、
ボンディングパット数が少なくなることによって磁気セ
ンサ自体を小形化することができ、制御あるいは検出機
器の小型化・軽量化にも有効である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る磁気センサの一実施例を示す平面
図、第2図はホール素子部の断面図、第3図は外部検出
回路図、第4図は磁気センサの動作を説明するための各
端子における電圧波形のタイムチャート図、第5図は本
発明に係る手段を説明するための回路図、第6図は従来
の磁気センサを示す平面図である。 11・・・ホール素子、15・・・スイッチングトラン
ジスタ(スイッチ)、17.18・・・コンデンサ19
.20・・・検出線、30・”Si基板(基板)It、
Iz・・・電流端子、 V+、V*・・・ホール端子

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)基板上に2個以上のホール素子が配設された磁気
    センサにおいて、前記個々のホール素子における電流端
    子のうち少なくとも一方にはスイッチが接続されるとと
    もにホール端子はそれぞれコンデンサを介して検出線に
    接続されていることを特徴とする磁気センサ。
JP1221030A 1989-08-28 1989-08-28 磁気センサ Pending JPH0384484A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1221030A JPH0384484A (ja) 1989-08-28 1989-08-28 磁気センサ

Applications Claiming Priority (1)

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JP1221030A JPH0384484A (ja) 1989-08-28 1989-08-28 磁気センサ

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JPH0384484A true JPH0384484A (ja) 1991-04-10

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ID=16760387

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JP1221030A Pending JPH0384484A (ja) 1989-08-28 1989-08-28 磁気センサ

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JP (1) JPH0384484A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007248389A (ja) * 2006-03-17 2007-09-27 Asahi Kasei Electronics Co Ltd オフセットキャンセル方法及びその回路並びに磁気センサ
JP2013132152A (ja) * 2011-12-22 2013-07-04 New Japan Radio Co Ltd Dcブラシレスモータ駆動回路
JP2013535661A (ja) * 2010-07-02 2013-09-12 レム・インテレクチュアル・プロパティ・エスエイ ホールセンサーシステム

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