JPH05326986A

JPH05326986A - センサ出力安定化回路

Info

Publication number: JPH05326986A
Application number: JP12379292A
Authority: JP
Inventors: Shinkichi Shimizu; 信吉清水; Shigemi Kurashima; 茂美倉島; Shigeo Tanji; 成生丹治; Michiko Endou; みち子遠藤; Katsuya Shimizu; 勝哉清水
Original assignee: Fujitsu VLSI Ltd; Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu VLSI Ltd; Fujitsu Ltd
Priority date: 1992-05-15
Filing date: 1992-05-15
Publication date: 1993-12-10

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】本発明は、検出素子の抵抗値のばらつきにも
とづく検出電圧の誤差の発生を防止し、正確な測定を可
能とするセンサ出力安定化回路を提供することを目的と
する。【構成】非反転増幅器１の出力端子６とマイナス側入
力端子７との間に、ブリッジ構成をなし抵抗値が検出物
理量で変化する検出素子２が接続され、マイナス側入力
端子７はセンシング抵抗３を介して接地されており、検
出素子２のブリッジの中間から検出電圧を出力するセン
サ出力回路において、センシング抵抗３は検出素子２と
同一のプロセスをもって同一基板上に形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はセンサ出力回路の改良に
関する。特に、検出素子の抵抗値のばらつきにもとづく
検出電圧の誤差の発生を防止し、正確な測定を可能とす
るセンサ出力安定化回路を提供することを目的とする改
良に関する。

【０００２】

【従来の技術】以下、図面を参照して従来技術に係るセ
ンサ出力回路について説明する。図７は従来技術に係る
センサ出力回路の構成図である。

【０００３】図７参照図において、１は非反転増幅器であり、４はこの非反転
増幅器１の出力端子６とマイナス側入力端子７との間に
接続される検出素子例えば強磁性薄膜磁気抵抗素子であ
る。この検出素子４はブリッジ構成をなし、ブリッジの
対向する辺における抵抗41・43と他の対向する辺におけ
る抵抗42・44とは相互に反対極性（正または負）の磁界
特性を有している。５は、上記の非反転増幅器１のマイ
ナス側入力端子７と接地との間に接続されるセンシング
抵抗である。８は、上記の非反転増幅器１のプラス側入
力端子である。９は、ブリッジの中間点相互間の電圧を
検出電圧Ｖ₂として出力する検出端子である。

【０００４】つぎに、上記のセンサ出力回路の動作につ
いて説明する。この回路は、検出素子４の抵抗値に関係
なく一定な電流が非反転増幅器１から出力される定電流
回路であり、その一定な出力電流値は、入力電圧Ｖ₁を
センシング抵抗５の抵抗値で除した値である。検出素子
４を被測定磁界中に置くと、検出素子４のブリッジの各
辺の抵抗は上記の正または負の磁界特性にもとづいてそ
の抵抗値を変化するので、検出電圧Ｖ₂は、検出素子４
の抵抗41の抵抗値と抵抗42の抵抗値との差に上記の一定
な出力電流の１／２を乗じた値として検出される。とこ
ろで、上記のセンシング抵抗５は外付け抵抗であり温度
に対する抵抗値の変化はおゝむね無視できるが、検出素
子４の温度に対する抵抗値の変化は無視することができ
ないので、検出素子４の温度特性を補償する入力電圧Ｖ
₁を使用し、検出電圧が温度変化に影響されることを排
除している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来技術に
係るセンサ出力回路においては、検出素子のプロセスに
もとづく抵抗値のばらつきがあり、これが原因して検出
電圧にばらつきが発生し、検出電圧の誤差を生ずると云
う欠点がある。

【０００６】本発明の目的は、この欠点を解消すること
にあり、検出電圧の抵抗値のばらつきにもとづく検出電
圧の誤差の発生を防止し、正確な測定を可能とするセン
サ出力安定化回路を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的は下記の手段
のいずれによっても達成される。第１の手段は、非反転
増幅器（１）の出力端子（６）とマイナス側入力端子
（７）との間に、ブリッジ構成をなし抵抗値が検出物理
量で変化する検出素子（２）が接続され、前記のマイナ
ス側入力端子（７）はセンシング抵抗（３）を介して接
地されており、前記の検出素子（２）のブリッジの中間
から検出電圧を出力するセンサ出力回路において、前記
のセンシング抵抗（３）は前記の検出素子（２）と同一
のプロセスをもって同一基板上に形成されているセンサ
出力安定化回路である。

【０００８】上記の構成において、前記の検出素子
（２）が強磁性薄膜磁気抵抗素子よりなると効果は著し
い。また、上記の構成において、前記のセンシング抵抗
（３）は正負の磁界特性を有するエレメントを直列に接
続されており、磁界による抵抗変化が打消されると測定
精度はさらに向上する。

【０００９】第２の手段は、第１のトランジスタ
（Ｑ₁）に一定電流を通電する第１の定電流回路
（Ｓ₁）と、前記の第１のトランジスタ（Ｑ₁）より容
量が大きく、ベースが前記の第１のトランジスタ
（Ｑ₁）のベースに接続されている第２のトランジスタ
（Ｑ₂）に、前記の第１の定電流回路と同じ一定電流を
通電する第２の定電流回路（Ｓ₂）と、前記の第１の定
電流回路（Ｓ₁）と前記の第２の定電流回路（Ｓ₂）と
における定電流を制御する定電流制御回路（Ｓ₃）と、
前記の第１のトランジスタ（Ｑ₁）のエミッタと前記の
第２のトランジスタ（Ｑ₂）のエミッタとの間に接続さ
れるセンシング抵抗（３）と、前記の第１のトランジス
タ（Ｑ₁）のベースにベースが接続され、エミッタは前
記の第１のトランジスタ（Ｑ ₁）のエミッタに接続さ
れ、コレクタは抵抗値が検出物理量で変化する検出素子
（２）を介して電源に接続される第３のトランジスタ
（Ｑ₃）とを有し、前記の検出素子（２）の端子電圧を
もって検出電圧となし、前記のセンシング抵抗（３）は
前記の検出素子（２）と同一のプロセスをもって同一の
基板上に形成されているセンサ出力安定化回路である。

【００１０】第３の手段は、バンドギャップ型基準電圧
発生回路（Ｓ₄）が出力する基準電圧がトランジスタ
（Ｑ₄）のベースに印加され、このトランジスタ
（Ｑ₄）のコレクタは抵抗値が検出物理量で変化する検
出素子（２）を介して電源に接続され、エミッタはセン
シング抵抗（３）を介して接地されており、前記の検出
素子（２）の端子電圧をもって検出電圧となし、前記の
センシング抵抗（３）は前記の検出素子（２）と同一の
プロセスをもって同一基板上に形成されているセンサ出
力安定化回路である。

【００１１】

【作用】本発明に係るセンサ出力安定化回路において
は、検出素子とセンシング抵抗とが同一のプロセスをも
って同一基板上に形成されるので、プロセスにもとづく
抵抗値のばらつきは検出素子とセンシング抵抗とで同一
であり、したがって、検出素子の抵抗値とセンシング抵
抗の抵抗値の比は同一である。よって検出素子のプロセ
スにもとづく抵抗値のばらつきがあっても検出電圧を一
定とすることができ、正確な測定が可能である。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照しつゝ本発明の３実施例に
係るセンサ出力安定化回路について説明する。

【００１３】図１は第１実施例（請求項１・２・３に対
応）に係るセンサ出力安定化回路の構成図である。図１参照図において、１は非反転増幅器であり、２はこの非反転
増幅器１の出力端子６とマイナス側入力端子７との間に
接続される検出素子例えば強磁性薄膜磁気抵抗素子であ
る。この検出素子２はブリッジ構成をなし、ブリッジの
対向する辺における抵抗21・23と他の対向する辺におけ
る抵抗22・24とは相互に反対極性（正または負）の磁界
特性を有している。３は上記の非反転増幅器１のマイナ
ス側入力端子７と接地との間に接続されるセンシング抵
抗である。このセンシング抵抗３は、磁界による抵抗値
の変化が正の抵抗と負の抵抗の直列接続をもって構成さ
れており、磁界による影響を排除している。上記の検出
素子２とセンシング抵抗３とは同一のプロセスをもって
同一基板（図の一点鎖線をもって示す。）上に形成され
る。８は上記の非反転増幅器１のプラス側入力端子であ
る。９はブリッジの中間点相互間の電圧を検出電圧Ｖ₂
として出力する検出端子である。

【００１４】図２は同一基板上に形成された検出素子２
とセンシング抵抗３の構成図である。図２参照図において、31・32は磁界による抵抗値の変化が相互に
反対極性（正または負）の変化をする抵抗であり、31・
32をもってセンシング抵抗３を構成する。その他の符号
の説明は図１の場合と同一である。

【００１５】つぎに本実施例に係るセンサ出力安定化回
路の動作について説明する。この回路は、検出素子２の
抵抗値に関係なく一定の電流が非反転増幅器１から出力
される定電流回路であり、その一定な出力電流値は入力
電圧Ｖ₁をセンシング抵抗３の抵抗値で除した値であ
る。検出素子２を被測定磁界中に置くと、検出素子２の
抵抗21と抵抗22とは反対極性（正または負）の磁界特性
を有しているので、被測定磁界の強度に対応して検出電
圧Ｖ₂が検出される。この検出電圧Ｖ₂の値は上記の抵
抗21の抵抗値と抵抗22の抵抗値との差に、非反転増幅器
１の一定な出力電流の１／２を乗じた値である。

【００１６】ところで、検出素子２の出力電圧の温度特
性は−０．０５％／℃であり、センシング抵抗の温度特
性は０．３％／℃であるので、温度特性が０．３５％／
℃である入力電圧Ｖ₁を印加し、検出電圧Ｖ₂が温度変
化によって影響を受けるのを防止している。

【００１７】検出素子２とセンシング抵抗３とは同一プ
ロセスをもって同一基板上に形成されているので、プロ
セスによる抵抗値のばらつきは検出素子２とセンシング
抵抗３とでおゝむね同一であり、検出素子２の抵抗値と
センシング抵抗３の抵抗値の比のばらつきは±１％以下
とすることができる。検出電圧Ｖ₂は検出素子２の抵抗
値とセンシング抵抗３の抵抗値の比に比例するから、検
出電圧Ｖ₂のばらつきを±１％以下にすることができ
る。従来技術においては、検出素子のプロセスにもとづ
く抵抗値のばらつきは±２５％であり、他方、センシン
グ抵抗は一定の抵抗値のものが使用されるので、検出素
子の抵抗値とセンシング抵抗の抵抗値の比のばらつきは
±２５％であり、検出電圧のばらつきも±２５％とな
る。したがって、本発明に係るセンサ出力安定化回路を
使用すれば、従来技術に比べ著しく正確な測定が可能と
なる。

【００１８】なお、センシング抵抗３にトリミング部を
設け、抵抗値の微調整を可能として、出力電圧Ｖ₂を調
整することも可能である。

【００１９】図３・図４は第２実施例（請求項４に対
応）に係るセンサ出力安定化回路の構成図である。図３・図４参照本実施例は第１実施例における非反転増幅器を使用せ
ず、モノシリック化した回路をもって構成されるセンサ
出力安定化回路である。

【００２０】図において、Ｑ₁は第１のトランジスタで
あり、Ｑ₂はこの第１のトランジスタＱ₁より容量の大
きい第２のトランジスタである。Ｓ₁は上記の第１のト
ランジスタＱ₁に一定電流を通電する第１の定電流回路
であり、Ｓ₂は上記の第２のトランジスタＱ₂に一定電
流を通電する第２の定電流回路である。Ｓ₃は上記の第
１の定電流回路と上記の第２の定電流回路の定電流を制
御する定電流回路である。Ｑ₃は第３のトランジスタで
ある。この第３のトランジスタＱ₃のベースは、上記の
第１・第２のトランジスタＱ₂・Ｑ₃のベースと相互に
接続されており、第３のトランジスタＱ₃のエミッタは
第１のトランジスタＱ₁のエミッタに接続されている。
２は、上記の第３のトランジスタＱ₃のコレクタと電源
との間に接続される検出素子であり、この検出素子２は
抵抗値が検出物理量で変化する。そして、この検出素子
２の端子電圧が検出電圧Ｖ₂として出力される。３は上
記の第１のトランジスタＱ₁のエミッタと第２のトラン
ジスタＱ₂のエミッタとの間に接続されるセンシング抵
抗である。また、Ｑはトランジスタであり、Ｒは抵抗で
ある。

【００２１】つぎに、本実施例の回路の動作について説
明する。図の接続点10に発生する電圧をセンシング抵抗
３の抵抗値で除した電流に比例する電流が検出素子２に
流れる。したがって、検出素子２の端子に発生する検出
電圧Ｖ₂は検出素子２の抵抗値とセンシング抵抗３の抵
抗値の比に比例する。上記の接続点10に発生する電圧は
０．３５％／℃の温度特性を有しており、センシング抵
抗３は０．３％／℃の温度特性を有するので、センシン
グ抵抗３に流れる電流は０．０５％／℃の温度特性を有
することになる。したがって、トランジスタＱ₃のコレ
クタ電流は０．０５％／℃の温度特性を有する。一方、
検出素子２の抵抗の温度特性は−０．０５％／℃である
から、検出電圧Ｖ₂は温度変化に影響されないことにな
る。また、検出素子２とセンシング抵抗３とは、同一の
プロセスをもって同一基板上に形成されるから、プロセ
スによる抵抗値のずれは検出素子２とセンシング抵抗３
とでおゝむね同一であり、これら両抵抗値の比はおゝむ
ね一定である。このため、検出電圧のばらつきは±１％
以下で極めて僅少であり、正確な測定が可能となる。

【００２２】図５・図６は第３実施例（請求項５に対
応）に係るセンサ出力安定化回路の構成図である。図５・図６参照本実施例も第１実施例における非反転増幅器を使用せ
ず、モノシリック化した回路をもって構成されるセンサ
出力安定化回路である。

【００２３】図において、Ｓ₄はバンドギャップ型基準
電圧発生回路である。バンドギャップとは絶対零度（−
２７３．１８℃）における物質固有の電圧で、シリコン
の場合は、１．２０５Ｖである。この電圧は負の温度係
数（約−２．５ｍＶ／℃）を有し、常温で約０．７Ｖに
なる。バンドギャップ型基準電圧発生回路とは、この約
０．７Ｖの電圧に＋２．５ｍＶ／℃の温度係数を有する
回路を付加して常に一定の１．２４Ｖの電圧を発生する
回路を云う。Ｑ₄は上記のバンドギャップ型基準電圧発
生回路Ｓ₄が発生する基準電圧をベースに印加されるト
ランジスタである。２は抵抗値が検出物理量で変化する
検出素子であり、３はセンシング抵抗である。また、Ｑ
はトランジスタであり、Ｒは抵抗であり、Ｃはキャパシ
タである。

【００２４】つぎに、本実施例の回路の動作について説
明する。図の接続点11には、バンドギャップリファレン
スにより発生する電圧が現れる。この電圧は、温度によ
って変化しない一定な１．２４Ｖである。そこで、トラ
ンジスタＱ₄のエミッタに発生する電圧は、１．２４×
（１＋Ｒ₂₀₂／Ｒ₂₀₁）となって、温度によって変化し
ない。ところが、一般にトランジスタのベース・エミッ
タ間に発生する電圧は−２ｍＶ／℃であり、おゝむね一
定であり、ばらつかない。したがって、トランジスタＱ
₄のエミッタ電圧は、温度変化に対して一定の傾斜をも
って変化することになり、上記の抵抗値Ｒ₂₀₁またはＲ
₂₀₂を適切に選択すれば、センシング抵抗３の温度特性
をおゝむね補償することができる。その結果、センシン
グ抵抗３を流れる電流をおゝむね一定とすることができ
る。一方、検出素子２の抵抗値の温度係数は極めて小さ
いので、検出素子２における電圧降下である検出電圧Ｖ
₂は温度の影響を殆ど受けない。また、検出電圧Ｖ₂は
検出素子２の抵抗値とセンシング抵抗３の抵抗値の比に
比例するので、検出素子２とセンシング抵抗３とが同一
プロセスをもって同一基板上に形成される本実施例にお
いては、検出電圧Ｖ ₂のプロセスにもとづくばらつきを
±１％以下にすることができる。

【００２５】

【発明の効果】以下説明したとおり、本発明に係るセン
サ出力安定化回路においては、検出素子とセンシング抵
抗とが同一プロセスをもって同一基板上に形成されるの
でプロセスによる抵抗値のばらつきが検出素子とセンシ
ング抵抗とでおゝむね同一である。検出電圧は検出素子
の抵抗値とセンシング抵抗値の比に比例するので、プロ
セスによる検出電圧のばらつきを±１％以下にすること
ができ、従来技術における±２５％の検出電圧のばらつ
きに比べ著しく少ない。

【００２６】したがって、本発明は、検出素子の抵抗値
のばらつきにもとづく検出電圧の誤差の発生を防止し、
正確な測定を可能とするセンサ出力安定化回路を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るセンサ出力安定化回
路の構成図である。

【図２】本発明に係るセンサ出力安定化回路の検出素子
とセンシング抵抗の構成図である。

【図３】本発明の第２実施例に係るセンサ出力安定化回
路の構成図である。

【図４】本発明の第２実施例に係るセンサ出力安定化回
路の構成図である。

【図５】本発明の第３実施例に係るセンサ出力安定化回
路の構成図である。

【図６】本発明の第３実施例に係るセンサ出力安定化回
路の構成図である。

【図７】従来技術に係るセンサ出力回路の構成図であ
る。

【符号の説明】

１非反転増幅器２検出素子（本発明）３センシング抵抗（本発明）４検出素子（従来技術）５センシング抵抗（従来技術）６非反転増幅器の出力端子７非反転増幅器のマイナス側入力端子８非反転増幅器のプラス側入力端子９検出端子 10・11 接続点Ｓ₁ 第１の定電流回路Ｓ₂ 第２の定電流回路Ｓ₃ 定電流制御回路Ｓ₄ バンドギャップ型基準電圧発生回路Ｑ₁・Ｑ₂・Ｑ₃・Ｑ₄ トランジスタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者丹治成生神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者遠藤みち子神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者清水勝哉愛知県春日井市高蔵寺町２丁目1844番２富士通ヴィエルエスアイ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非反転増幅器（１）の出力端子（６）と
マイナス側入力端子（７）との間に、ブリッジ構成をな
し抵抗値が検出物理量で変化する検出素子（２）が接続
され、前記マイナス側入力端子（７）はセンシング抵抗
（３）を介して接地されてなり、前記検出素子（２）の
ブリッジの中間から検出電圧を出力するセンサ出力回路
において、前記センシング抵抗（３）は前記検出素子（２）と同一
のプロセスをもって同一基板上に形成されてなることを
特徴とするセンサ出力安定化回路。
【請求項２】前記検出素子（２）は強磁性薄膜磁気抵
抗素子よりなることを特徴とする請求項１記載のセンサ
出力安定化回路。
【請求項３】前記センシング抵抗（３）は正負の磁界
特性を有するエレメントを直列に接続されてなり、磁界
による抵抗変化が打消されてなることを特徴とする請求
項２記載のセンサ出力安定化回路。
【請求項４】第１のトランジスタ（Ｑ₁）に一定電流
を通電する第１の定電流回路（Ｓ₁）と、前記第１のト
ランジスタ（Ｑ₁）より容量が大きく、ベースが前記第
１のトランジスタ（Ｑ₁）のベースに接続されてなる第
２のトランジスタ（Ｑ₂）に、前記第１の定電流回路と
同じ一定電流を通電する第２の定電流回路（Ｓ₂）と、
前記第１の定電流回路（Ｓ₁）と前記第２の定電流回路
（Ｓ₂）とにおける定電流を制御する定電流制御回路
（Ｓ₃）と、前記第１のトランジスタ（Ｑ₁）のエミッ
タと前記第２のトランジスタ（Ｑ₂）のエミッタとの間
に接続されるセンシング抵抗（３）と、前記第１のトラ
ンジスタ（Ｑ₁）のベースにベースが接続され、エミッ
タは前記第１のトランジスタ（Ｑ₁）のエミッタに接続
され、コレクタは抵抗値が検出物理量で変化する検出素
子（２）を介して電源に接続される第３のトランジスタ
（Ｑ₃）とを有し、前記検出素子（２）の端子電圧をも
って検出電圧となし、前記センシング抵抗（３）は前記
検出素子（２）と同一のプロセスをもって同一の基板上
に形成されてなることを特徴とするセンサ出力安定化回
路。
【請求項５】バンドギャップ型基準電圧発生回路（Ｓ
₄）が出力する基準電圧がトランジスタ（Ｑ₄）のベー
スに印加され、該トランジスタ（Ｑ₄）のコレクタは抵
抗値が検出物理量で変化する検出素子（２）を介して電
源に接続され、エミッタはセンシング抵抗（３）を介し
て接地されてなり、前記検出素子（２）の端子電圧をも
って検出電圧となし、前記センシング抵抗（３）は前記
検出素子（２）と同一のプロセスをもって同一基板上に
形成されてなることを特徴とするセンサ出力安定化回
路。