JPH05273320A - 磁気センサ - Google Patents
磁気センサInfo
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- JPH05273320A JPH05273320A JP4012703A JP1270392A JPH05273320A JP H05273320 A JPH05273320 A JP H05273320A JP 4012703 A JP4012703 A JP 4012703A JP 1270392 A JP1270392 A JP 1270392A JP H05273320 A JPH05273320 A JP H05273320A
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- Japan
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- circuit
- elements
- magnetic sensor
- magnetoresistive element
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 4
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Landscapes
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】磁気抵抗素子の抵抗値温度特性による出力変動
をおさえることにある。 【構成】磁気抵抗素子Ｒ１〜Ｒ４からなる磁気抵抗素子
回路１と同じチップ上に定電流回路２および素子Ｒ１〜
Ｒ４によって発生する電圧を比較する比較器３を設け
る。定電流回路２は抵抗４，５を有し、磁気抵抗素子回
路１とＧＮＤ間に直列に接続される。磁気抵抗素子Ｒ１
〜Ｒ４の抵抗値が温度によって変化しても、定電流回路
２の作用で一定電流に保たれる。また、抵抗４，５を調
整することにより、磁気抵抗素子Ｒ１〜Ｒ４の初期ばら
つきを抑える。
をおさえることにある。 【構成】磁気抵抗素子Ｒ１〜Ｒ４からなる磁気抵抗素子
回路１と同じチップ上に定電流回路２および素子Ｒ１〜
Ｒ４によって発生する電圧を比較する比較器３を設け
る。定電流回路２は抵抗４，５を有し、磁気抵抗素子回
路１とＧＮＤ間に直列に接続される。磁気抵抗素子Ｒ１
〜Ｒ４の抵抗値が温度によって変化しても、定電流回路
２の作用で一定電流に保たれる。また、抵抗４，５を調
整することにより、磁気抵抗素子Ｒ１〜Ｒ４の初期ばら
つきを抑える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は磁気センサに関し、特に
強磁性磁気抵抗素子と波形処理回路を同一チップ上に集
積化した磁気センサに関する。
強磁性磁気抵抗素子と波形処理回路を同一チップ上に集
積化した磁気センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、回転検出あるいは物体の位置検出
等に用いられる検出装置等には、磁気抵抗素子を備えた
磁気センサが組み込まれている。
等に用いられる検出装置等には、磁気抵抗素子を備えた
磁気センサが組み込まれている。
【０００３】図３は従来の一例を示す磁気センサの切欠
き斜視図である。図３に示すように、従来の磁気センサ
は磁気抵抗素子回路１と信号処理回路９を基板１２上に
搭載し、ボンディングワイヤ１０により端子１１に接続
している。しかも、全体をパッケージ１３で覆うことに
より構成される。なお、端子１１は電源（＋ＶＣＣ）端
子，ＧＮＤ端子およびセンサ出力端子を表わしている。
き斜視図である。図３に示すように、従来の磁気センサ
は磁気抵抗素子回路１と信号処理回路９を基板１２上に
搭載し、ボンディングワイヤ１０により端子１１に接続
している。しかも、全体をパッケージ１３で覆うことに
より構成される。なお、端子１１は電源（＋ＶＣＣ）端
子，ＧＮＤ端子およびセンサ出力端子を表わしている。
【０００４】図４は図３における磁気抵抗素子回路のパ
ターン図である。図４に示すように、従来の磁気センサ
は磁気記録媒体より有限の距離を隔てた位置に連続的折
り返し構造を有し且つＮｉ−Ｆｅ，Ｎｉ−Ｃｏ等からな
る磁気抵抗素子Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４を直列接続した
磁気抵抗素子回路１を備えている。これら磁気抵抗素子
Ｒ１〜Ｒ４のそれぞれの接続部を電源端子Ａ１，磁気抵
抗素子回路出力端子Ａ２，Ａ３，ＧＮＤ端子Ａ４として
いる。
ターン図である。図４に示すように、従来の磁気センサ
は磁気記録媒体より有限の距離を隔てた位置に連続的折
り返し構造を有し且つＮｉ−Ｆｅ，Ｎｉ−Ｃｏ等からな
る磁気抵抗素子Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４を直列接続した
磁気抵抗素子回路１を備えている。これら磁気抵抗素子
Ｒ１〜Ｒ４のそれぞれの接続部を電源端子Ａ１，磁気抵
抗素子回路出力端子Ａ２，Ａ３，ＧＮＤ端子Ａ４として
いる。
【０００５】図５は図３に示す磁気センサの回路図であ
る。図５に示すように、この磁気センサ回路は前述した
磁気抵抗素子Ｒ１〜Ｒ４からなる磁気抵抗素子回路１
と、この素子回路端子Ａ２，Ａ３からの信号を入力して
比較する比較器３と、抵抗７，８とを有している。この
ように、磁気抵抗素子回路１の出力Ａ２，Ａ３端子間の
電位差を増幅し比較することにより、磁界の極性につい
てＯＮ／ＯＦＦ判定を行い、被測定物の移動量に比例し
たパルス数を出力することができる。従って、かかる磁
気センサはカウンタを用いてパルス数等を計数すること
により、速度検知や位置検出に応用されている。
る。図５に示すように、この磁気センサ回路は前述した
磁気抵抗素子Ｒ１〜Ｒ４からなる磁気抵抗素子回路１
と、この素子回路端子Ａ２，Ａ３からの信号を入力して
比較する比較器３と、抵抗７，８とを有している。この
ように、磁気抵抗素子回路１の出力Ａ２，Ａ３端子間の
電位差を増幅し比較することにより、磁界の極性につい
てＯＮ／ＯＦＦ判定を行い、被測定物の移動量に比例し
たパルス数を出力することができる。従って、かかる磁
気センサはカウンタを用いてパルス数等を計数すること
により、速度検知や位置検出に応用されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の磁気セ
ンサは、磁気抵抗素子の抵抗値の温度特性の影響が生じ
る。すなわち、磁気抵抗素子の抵抗値は＋０．３％／℃
程度の正の温度係数を持っているのに対して、単位磁界
が加わることによる抵抗値変化量の温度特性は上記温度
係数と比較して充分に小さい。図５における回路出力Ａ
２，Ａ３間に生ずる電位差ΔＥは、比較器の入力インピ
ーダンスを無限大、磁気抵抗素子の磁界による抵抗値変
化をΔＲで表わすと、以下のようになる。
ンサは、磁気抵抗素子の抵抗値の温度特性の影響が生じ
る。すなわち、磁気抵抗素子の抵抗値は＋０．３％／℃
程度の正の温度係数を持っているのに対して、単位磁界
が加わることによる抵抗値変化量の温度特性は上記温度
係数と比較して充分に小さい。図５における回路出力Ａ
２，Ａ３間に生ずる電位差ΔＥは、比較器の入力インピ
ーダンスを無限大、磁気抵抗素子の磁界による抵抗値変
化をΔＲで表わすと、以下のようになる。
【０００７】 ΔＥ＝（Ｒ４＋ΔＲ４）Ｉ１−Ｒ３・Ｉ２ ここで、経路電流Ｉ１，Ｉ２は、Ｉ１＝ＶＣＣ／（Ｒ１
＋Ｒ４＋ΔＲ４）およびＩ２＝ＶＣＣ／（Ｒ２＋ΔＲ２
＋Ｒ３）のようになる。
＋Ｒ４＋ΔＲ４）およびＩ２＝ＶＣＣ／（Ｒ２＋ΔＲ２
＋Ｒ３）のようになる。
【０００８】仮に、ＶＣＣ＝１０Ｖ，０℃におけるＲ１
〜Ｒ４＝２０ＫΩ，ΔＲ＝２００Ωとすると、 ０℃におけるΔＥ≒５０ｍＶ（Ｒ１〜Ｒ４＝２０ＫΩ） ８０℃におけるΔＥ≒４０ｍＶ（Ｒ１〜Ｒ４＝２４．８
ＫΩ）となり、ΔＥが約２０％低下することになる。こ
のΔＥの低下は磁気センサの感度低下並びに磁界に対す
る出力信号のヒステリシス変動を生じる。従って、従来
の磁気センサはΔＥの低下により次段に接続されるカウ
ンタ等の処理回路の誤動作の原因になるという欠点があ
る。さらに、従来の磁気センサは磁気抵抗素子を一度パ
ターニングすると、抵抗値の微調整が困難であるため、
露光や現像およびエッチング等の製造条件の変動によっ
て生じる抵抗のばらつきやバイアス点のばらつきを吸収
できず、良品率向上の妨げになっているという欠点があ
る。
〜Ｒ４＝２０ＫΩ，ΔＲ＝２００Ωとすると、 ０℃におけるΔＥ≒５０ｍＶ（Ｒ１〜Ｒ４＝２０ＫΩ） ８０℃におけるΔＥ≒４０ｍＶ（Ｒ１〜Ｒ４＝２４．８
ＫΩ）となり、ΔＥが約２０％低下することになる。こ
のΔＥの低下は磁気センサの感度低下並びに磁界に対す
る出力信号のヒステリシス変動を生じる。従って、従来
の磁気センサはΔＥの低下により次段に接続されるカウ
ンタ等の処理回路の誤動作の原因になるという欠点があ
る。さらに、従来の磁気センサは磁気抵抗素子を一度パ
ターニングすると、抵抗値の微調整が困難であるため、
露光や現像およびエッチング等の製造条件の変動によっ
て生じる抵抗のばらつきやバイアス点のばらつきを吸収
できず、良品率向上の妨げになっているという欠点があ
る。
【０００９】本発明の目的は、かかる磁気抵抗素子の特
性変動を補償するとともに、良品率を向上させることの
できる磁気センサを提供することにある。
性変動を補償するとともに、良品率を向上させることの
できる磁気センサを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の磁気センサは、
強磁性合金薄膜を基板上に蒸着し且つ特定の形状にパタ
ーニングして形成される複数の磁気抵抗素子からなる磁
気抵抗素子回路と、トランジスタおよび抵抗を備え且つ
前記磁気抵抗素子回路に直列接続される定電流回路と、
前記磁気抵抗素子によって発生する電圧信号を増幅して
比較する比較器とを有して構成される。
強磁性合金薄膜を基板上に蒸着し且つ特定の形状にパタ
ーニングして形成される複数の磁気抵抗素子からなる磁
気抵抗素子回路と、トランジスタおよび抵抗を備え且つ
前記磁気抵抗素子回路に直列接続される定電流回路と、
前記磁気抵抗素子によって発生する電圧信号を増幅して
比較する比較器とを有して構成される。
【００１１】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は本発明の一実施例を示す磁気センサ
の回路図である。図１に示すように、本実施例は前述し
た図４の従来例と同様、磁気抵抗素子（以下、ＭＲ素子
と称す）Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４を同一形状にパターニ
ングし且つタスキ掛けに配置した磁気抵抗素子回路１
と、その回路１とＧＮＤに直列に接続される定電流回路
２と、磁気抵抗素子回路１のＡ２，Ａ３出力を入力して
増幅するとともに比較する比較器３と、抵抗７，８とを
有している。このＭＲ素子回路１は同一極性の磁界が加
わると、タスキ掛けに配置されたＭＲ素子Ｒ１とＲ３が
同等の抵抗値変動を生ずるという特性を有する。また、
ＭＲ素子Ｒ２とＲ４はＭＲ素子Ｒ１とＲ３に対して垂直
方向にパターニングされているため、ＭＲ素子Ｒ１，Ｒ
３の抵抗変化時にＭＲ素子Ｒ２，Ｒ４の抵抗値は変動し
ない。この特性により、ＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４からなるＭ
Ｒ素子回路１の出力Ａ２，Ａ３間に電位差が生じる。一
方、定電流回路２は抵抗４，５および抵抗６と、トラン
ジスタＱ１，Ｑ２とから構成され、ＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４
と同一基板上にモノリシック回路として配置される。こ
の定電流回路２によりトランジスタＱ２のコレクタ電流
Ｉ３が一定に保たれるので、温度変化によってＭＲ素子
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４の抵抗値が変動しても、ＭＲ素
子Ｒ１〜Ｒ４内を流れる電流（Ｉ１＋Ｉ２）の値は変化
しない。また、ＭＲ素子Ｒ１，Ｒ４とＭＲ素子Ｒ２，Ｒ
３は対称な形状であるので、Ｉ１＋Ｉ２＝一定ならば、
Ｉ１＝Ｉ２＝一定の関係が成り立つ。
て説明する。図１は本発明の一実施例を示す磁気センサ
の回路図である。図１に示すように、本実施例は前述し
た図４の従来例と同様、磁気抵抗素子（以下、ＭＲ素子
と称す）Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４を同一形状にパターニ
ングし且つタスキ掛けに配置した磁気抵抗素子回路１
と、その回路１とＧＮＤに直列に接続される定電流回路
２と、磁気抵抗素子回路１のＡ２，Ａ３出力を入力して
増幅するとともに比較する比較器３と、抵抗７，８とを
有している。このＭＲ素子回路１は同一極性の磁界が加
わると、タスキ掛けに配置されたＭＲ素子Ｒ１とＲ３が
同等の抵抗値変動を生ずるという特性を有する。また、
ＭＲ素子Ｒ２とＲ４はＭＲ素子Ｒ１とＲ３に対して垂直
方向にパターニングされているため、ＭＲ素子Ｒ１，Ｒ
３の抵抗変化時にＭＲ素子Ｒ２，Ｒ４の抵抗値は変動し
ない。この特性により、ＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４からなるＭ
Ｒ素子回路１の出力Ａ２，Ａ３間に電位差が生じる。一
方、定電流回路２は抵抗４，５および抵抗６と、トラン
ジスタＱ１，Ｑ２とから構成され、ＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４
と同一基板上にモノリシック回路として配置される。こ
の定電流回路２によりトランジスタＱ２のコレクタ電流
Ｉ３が一定に保たれるので、温度変化によってＭＲ素子
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４の抵抗値が変動しても、ＭＲ素
子Ｒ１〜Ｒ４内を流れる電流（Ｉ１＋Ｉ２）の値は変化
しない。また、ＭＲ素子Ｒ１，Ｒ４とＭＲ素子Ｒ２，Ｒ
３は対称な形状であるので、Ｉ１＋Ｉ２＝一定ならば、
Ｉ１＝Ｉ２＝一定の関係が成り立つ。
【００１２】ここで、単位磁界が加わることによるＭＲ
素子Ｒ１〜Ｒ４の抵抗変化ΔＲの温度変化は極めて小さ
いため不変とすれば、ＭＲ素子の出力Ａ２，Ａ３間の電
位差ΔＥは、次のようになる。
素子Ｒ１〜Ｒ４の抵抗変化ΔＲの温度変化は極めて小さ
いため不変とすれば、ＭＲ素子の出力Ａ２，Ａ３間の電
位差ΔＥは、次のようになる。
【００１３】 ΔＥ＝（Ｒ４＋ΔＲ４）Ｉ１−Ｒ３・Ｉ２（常温時） ΔＥ＝（Ｒ４＋α４＋ΔＲ４）Ｉ１−（Ｒ３＋α３）・
Ｉ２（温度変化時） 尚、α３，α４はＭＲ素子の温度変化量である。
Ｉ２（温度変化時） 尚、α３，α４はＭＲ素子の温度変化量である。
【００１４】この時、温度変化はＭＲ素子Ｒ３，Ｒ４に
同等に加わり、さらにＭＲ素子の大きさや形状が等しけ
れば、Ｒ３＝Ｒ４，α３＝α４が成立する。
同等に加わり、さらにＭＲ素子の大きさや形状が等しけ
れば、Ｒ３＝Ｒ４，α３＝α４が成立する。
【００１５】次に、定電流回路２の温度変動を０℃およ
び８０℃について求める。ここでは、ＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ
４を流れる電流をＩ３、トランジスタＱ１，Ｑ２のベー
ス・エミッタ電圧をＶＢＥ、コレクタ遮断電流をＩＣＢ
Ｏ、電流増幅率をｈＦＥとし、それぞれの定数が表１の
ように温度変化すると仮定する。
び８０℃について求める。ここでは、ＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ
４を流れる電流をＩ３、トランジスタＱ１，Ｑ２のベー
ス・エミッタ電圧をＶＢＥ、コレクタ遮断電流をＩＣＢ
Ｏ、電流増幅率をｈＦＥとし、それぞれの定数が表１の
ように温度変化すると仮定する。
【００１６】
【表１】
【００１７】以上の値から電流を求めると、０℃ではＩ
３＝０．９０９（ｍＡ）となり、８０℃ではＩ３＝０．
９２３（ｍＡ）となる。従って、約１．５％の電流値変
動となる。しかるに、磁気抵抗効果による抵抗値変化の
温度係数を無視すれば、Ａ２，Ａ３出力間の電位差ΔＥ
の温度変動は、定電流回路２の電流Ｉ３の温度特性と一
致する。従って、０℃〜８０℃における電位差ΔＥの温
度変動は約＋１．８％であり、前述した従来例構成のΔ
Ｅの変動−２０％と比較しても１０倍以上の特性改善と
なる。
３＝０．９０９（ｍＡ）となり、８０℃ではＩ３＝０．
９２３（ｍＡ）となる。従って、約１．５％の電流値変
動となる。しかるに、磁気抵抗効果による抵抗値変化の
温度係数を無視すれば、Ａ２，Ａ３出力間の電位差ΔＥ
の温度変動は、定電流回路２の電流Ｉ３の温度特性と一
致する。従って、０℃〜８０℃における電位差ΔＥの温
度変動は約＋１．８％であり、前述した従来例構成のΔ
Ｅの変動−２０％と比較しても１０倍以上の特性改善と
なる。
【００１８】図２は本発明の他の実施例を示す磁気セン
サの回路図である。図２に示すように、本実施例は定電
流回路２内の抵抗４および５をトリミング抵抗４ａ，５
ａに置換したものである。その他は前述した一実施例と
同様である。本実施例ではＭＲ素子Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，
Ｒ４を流れる電流Ｉ１，Ｉ２を調整可能にしている。そ
の調整方法としては、ＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４に規定値の磁
界をかけ、この時Ａ２，Ａ３出力間に発生する電位差Δ
Ｅを測定し、このΔＥが規格内に入るように抵抗４，５
をトリミングする。これにより、磁気センサの初期ばら
つきを補正することができる。
サの回路図である。図２に示すように、本実施例は定電
流回路２内の抵抗４および５をトリミング抵抗４ａ，５
ａに置換したものである。その他は前述した一実施例と
同様である。本実施例ではＭＲ素子Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，
Ｒ４を流れる電流Ｉ１，Ｉ２を調整可能にしている。そ
の調整方法としては、ＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４に規定値の磁
界をかけ、この時Ａ２，Ａ３出力間に発生する電位差Δ
Ｅを測定し、このΔＥが規格内に入るように抵抗４，５
をトリミングする。これにより、磁気センサの初期ばら
つきを補正することができる。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の磁気セン
サは、ＭＲ素子に直列に定電流回路を接続することによ
り、ＭＲ素子の温度係数による特性変動を補償できると
いう効果がある。また、定電流回路内にトリミング抵抗
を設けると、ＭＲ素子の抵抗値の初期ばらつきを吸収す
ることが可能になり、特性の安定化を図れるとともに、
良品率を向上させることができるという効果がある。
サは、ＭＲ素子に直列に定電流回路を接続することによ
り、ＭＲ素子の温度係数による特性変動を補償できると
いう効果がある。また、定電流回路内にトリミング抵抗
を設けると、ＭＲ素子の抵抗値の初期ばらつきを吸収す
ることが可能になり、特性の安定化を図れるとともに、
良品率を向上させることができるという効果がある。
【図１】本発明の一実施例を示す磁気センサの回路図で
ある。
ある。
【図２】本発明の他の実施例を示す磁気センサの回路図
である。
である。
【図３】従来の一例を示す磁気センサの切欠き斜視図で
ある。
ある。
【図４】図３における磁気抵抗素子回路のパターン図で
ある。
ある。
【図５】図３に示す磁気センサの回路図である。
１ 磁気抵抗素子回路 ２ 定電流回路 ３ 比較器 ４〜８ 抵抗 ４ａ，５ａ トリミング抵抗 Ｒ１〜Ｒ４ 磁気抵抗素子 Ｑ１，Ｑ２ トランジスタ
Claims (1)
- 【請求項１】 強磁性合金薄膜を基板上に蒸着し且つ特
定の形状にパターニングして形成される複数の磁気抵抗
素子からなる磁気抵抗素子回路と、トランジスタおよび
抵抗を備え且つ前記磁気抵抗素子回路に直列接続される
定電流回路と、前記磁気抵抗素子によって発生する電圧
信号を増幅して比較する比較器とを有することを特徴と
する磁気センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4012703A JPH05273320A (ja) | 1992-01-28 | 1992-01-28 | 磁気センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4012703A JPH05273320A (ja) | 1992-01-28 | 1992-01-28 | 磁気センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05273320A true JPH05273320A (ja) | 1993-10-22 |
Family
ID=11812770
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4012703A Pending JPH05273320A (ja) | 1992-01-28 | 1992-01-28 | 磁気センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05273320A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6262858B1 (en) | 1997-12-26 | 2001-07-17 | Fujitsu Limited | Magnetic disk device for controlling a sense current supplied to a magneto-resistive head based on an ambient temperature |
| JP2002116105A (ja) * | 2000-10-06 | 2002-04-19 | Denso Corp | 物理量検出装置 |
| JP2012137312A (ja) * | 2010-12-24 | 2012-07-19 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 磁気センサ |
-
1992
- 1992-01-28 JP JP4012703A patent/JPH05273320A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6262858B1 (en) | 1997-12-26 | 2001-07-17 | Fujitsu Limited | Magnetic disk device for controlling a sense current supplied to a magneto-resistive head based on an ambient temperature |
| JP2002116105A (ja) * | 2000-10-06 | 2002-04-19 | Denso Corp | 物理量検出装置 |
| JP2012137312A (ja) * | 2010-12-24 | 2012-07-19 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 磁気センサ |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19980818 |