JPH0538524U - 磁気検出器 - Google Patents

磁気検出器

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JPH0538524U
JPH0538524U JP9731091U JP9731091U JPH0538524U JP H0538524 U JPH0538524 U JP H0538524U JP 9731091 U JP9731091 U JP 9731091U JP 9731091 U JP9731091 U JP 9731091U JP H0538524 U JPH0538524 U JP H0538524U
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magnetoresistive
amplifier
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JP9731091U
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功 牛越
速人 内藤
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Nidec Instruments Corp
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Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】磁気抵抗素子の中点電圧の直流分を増幅器の基
準電圧と等しくして、電源ラインに重畳する同相ノイズ
の影響を低減した磁気検出器を提供する。 【構成】電源端子とアース端子との間に2個の磁気抵抗
素子Rm1,Rm2を直列に接続し、2個の磁気抵抗素子
Rm1,Rm2の接続点に出力端子を接続し、この出力端
子の出力電圧を増幅器11の一方の入力端子に入力し、
電源端子とアース端子との間に設けた抵抗分圧回路の分
圧電圧を増幅器11の他方の入力端子に入力する磁気検
出器。感磁しない形態で配置した磁気抵抗体を、2個の
磁気抵抗素子Rm1,Rm2に直列に、又は2個の磁気抵
抗素子Rm1,Rm2の少なくとも一方の磁気抵抗素子に
並列に接続し、上記出力電圧の直流分と分圧電圧とを等
しくした。2個の磁気抵抗素子Rm1,Rm2の抵抗バラ
ンスを崩して、上記出力電圧の直流分と分圧電圧とを等
しくしてもよい。

Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】
本考案は、磁気抵抗素子を用いた磁気検出器に関するもので、例えば、モータ に組み込む周波数発電機などに適用可能なものである。
【0002】
【従来の技術】
例えば、モータの回転速度を検出するためにモータに内蔵される周波数発電機 として、周方向に一定間隔で異極着磁してロータに設けられたリング状マグネッ トと、磁気抵抗素子及び増幅器等からなっていて上記マグネットの磁極を検出し て回転速度に比例した周波数の信号を出力する磁気検出器とを有してなる周波数 発電機がある。
【0003】 図5は、従来の磁気検出器の回路例を等価的に示す。図5において、電源Vc c端子とアース端子との間には2個の磁気抵抗素子m1,m2が直列に接続され ている。2個の磁気抵抗素子m1,m2の抵抗値は1:1の関係になっている。 2個の磁気抵抗素子m1,m2は片ブリッジ構成となっていて、相互の接続点が 出力端子となり、この出力端子の出力電圧がコンデンサC1、抵抗Riを経て増 幅器11の一方の入力端子に入力される。一方、上記電源Vcc端子とアース端 子との間には、直列接続された2個の抵抗r1,r2でなる抵抗分圧回路が接続 されている。この抵抗分圧回路の分圧電圧は上記増幅器11の他方の入力端子に 基準電圧Vrefとして入力される。増幅器11の一方の入力端子と出力端子と の間には、増幅器11の増幅度を設定する抵抗Rfが接続されている。
【0004】 2個の磁気抵抗素子m1,m2は、モータのロータと一体回転するリング状マ グネットに対向させ、かつ、相互の位置を周方向にずらして配置される。上記リ ング状マグネットが回転すると、2個の磁気抵抗素子m1,m2の接続点から正 弦波状の信号が出力され、増幅器11の一方の入力端子に入力される。これに対 して増幅器11の他方の入力端子に入力される信号は、抵抗r1,r2でなる抵 抗分圧回路の分圧信号である基準電圧Vrefであり、増幅器11は上記2個の 磁気抵抗素子m1,m2の接続点の正弦波状の信号を増幅して出力する。
【0005】
【考案が解決しようとする課題】
上記従来の磁気検出器によれば、分圧抵抗r1,r2の分圧比によって決まる 増幅器11の基準電圧Vrefと、磁気抵抗素子m1,m2の中点電圧との間に 差があると、電源ラインに重畳する同相ノイズを、上記基準電圧Vrefと磁気 抵抗素子m1,m2の中点電圧との差に応じて、かつ、増幅器11の増幅度に応 じて増幅器11が増幅してしまい、増幅器11の出力信号に悪影響を与える。そ の理由を以下さらに詳細に説明する。
【0006】 上記同相ノイズとは、磁気抵抗素子m1,m2の中点電圧を作る電圧に乗った ノイズと、磁気抵抗素子m1,m2の中点電圧Vrefを作る電圧に乗ったノイ ズのうち、同じ位相をもったノイズのことであり、図5では符号eで示している 。同相ノイズeは、電源電圧Vccに重畳した形で表すことができる。いま、磁 気抵抗素子m1,m2の中点に現われる同相ノイズをKm・e、抵抗r1,r2 の中点に現われる同相ノイズをKr・eとすると、両中点間のノイズ差電圧Δe は、 Δe=(Kr−Km)e となる。ただし、Km=m2/(m1+m2)、Kr=r2/(r1+r2)で ある。
【0007】 ここで、増幅器11の増幅度を計算する。図6に示すように、磁気抵抗素子の 出力抵抗をRimとしたとき、増幅器11の増幅度Aは、 A=Rf/(Ri+Rim) 〔倍〕 となる。この増幅度Aによって上記ノイズ差電圧Δeが増幅される。すなわち、 磁気検出器の出力中に存在するノイズはΔe・Aであり、ノイズ増幅度Nは、 N=(Δe/e)・A 〔倍〕 となって、ノイズが増幅され、増幅器11の出力信号に悪影響を与える。
【0008】 以上の説明からわかるように、ノイズが増幅されるのは、磁気抵抗素子m1, m2の中点出力電圧の直流分と、抵抗r1,r2の中点の電圧とに差がある場合 であって、両中点間に電圧の差がない場合はノイズが増幅されることはない。し かるに、電源電圧Vccを例えば5Vとした場合、下側1V程度は使えないため 、上側4Vを有効範囲として使っている。従って、増幅器11の基準電圧Vre fとしての抵抗r1,r2の中点電圧は上側4V、すなわち2V〜5Vの中心で ある3Vに設定している。しかも、一般に増幅器11はICで構成するため、基 準電圧Vrefを変更することは困難である。一方、磁気抵抗素子m1,m2の 抵抗比は、正弦波信号を得るために前述のように1:1に設定されており、従っ て、磁気抵抗素子m1,m2の中点出力電圧の直流分は、5Vの電源電圧Vcc の中心である2.5Vになる。このように、抵抗r1,r2の中点電圧である3 Vと、磁気抵抗素子m1,m2の中点電圧の直流分である2.5Vとの間には0 .5Vの電圧差があり、この電圧差分だけノイズが前述のノイズ増幅度Nによっ て増幅され、増幅器11の出力信号に悪影響を与える。特に増幅器11の増幅度 が大きい場合に影響が大きい。
【0009】 本考案は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、磁気抵 抗素子の中点電圧の直流分を増幅器の基準電圧と等しくすることによって、電源 ラインに重畳する同相ノイズの影響を低減することができる磁気検出器を提供す ることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本考案は、電源端子とアース端子との間に2個の磁 気抵抗素子を直列に接続し、2個の磁気抵抗素子の接続点に出力端子を接続し、 この出力端子の出力電圧を増幅器の一方の入力端子に入力すると共に、電源端子 とアース端子との間に設けた抵抗分圧回路の分圧電圧を上記増幅器の他方の入力 端子に入力する磁気検出器において、感磁しない形態で配置した磁気抵抗体を上 記2個の磁気抵抗素子に直列に抵抗を接続して、上記出力電圧の直流分と上記分 圧電圧とを等しくした。感磁しない形態で配置した磁気抵抗体を上記2個の磁気 抵抗素子の少なくとも一方の磁気抵抗素子に並列に接続して、上記出力電圧の直 流分と上記分圧電圧とを等しくするようにしてもよい。また、上記2個の磁気抵 抗素子の抵抗バランスを崩すことによって、上記出力電圧の直流分と上記分圧電 圧とを等しくするようにしてもよい。
【0011】
【作用】
感磁しない形態で配置した磁気抵抗体を、2個の磁気抵抗素子に直列に、又は 2個の磁気抵抗素子の少なくとも一方の磁気抵抗素子に並列に接続して、2個の 磁気抵抗素子の中点バランスを崩すことにより、増幅器の一方の入力となる2個 の磁気抵抗素子の接続点の出力電圧の直流分と、増幅器の他方の入力となる抵抗 分圧回路の分圧電圧とを等しくすることができ、電源ラインに重畳する同相ノイ ズが増幅されることを防止することができる。2個の磁気抵抗素子の抵抗バラン スを崩ずことによっても2個の磁気抵抗素子の中点バランスを崩すことができ、 これによって、増幅器の一方の入力となる2個の磁気抵抗素子の接続点の出力電 圧の直流分と、増幅器の他方の入力となる抵抗分圧回路の分圧電圧とを等しくす ることができる。
【0012】
【実施例】
以下、図1ないし図4を参照しながら本考案にかかる磁気検出器の実施例につ いて説明する。 図1において、電源Vcc端子とアース端子との間には2個の磁気抵抗素子R m1,Rm2と磁気抵抗体Rmaが直列に接続されている。2個の磁気抵抗素子 Rm1,Rm2の抵抗値は1:1の関係になっている。2個の磁気抵抗素子Rm 1,Rm2と磁気抵抗体Rmaは共通のチップMRに形成されている。ただし、 2個の磁気抵抗素子Rm1,Rm2は、チップMRに対向配置されたマグネット の磁気を感知する感磁部となっているのに対し、磁気抵抗体Rmaは、上記マグ ネットの磁気を感知しない位置に配置され、あるいは磁気抵抗素子Rm1,Rm 2のストライプ方向に対して直角方向にストライプが形成される、というように 、感磁しない形態で配置されている。2個の磁気抵抗素子Rm1,Rm2は片ブ リッジ構成となっていて、相互の接続点が出力端子となり、この出力端子の出力 電圧がコンデンサC1を経て増幅器11の一方の入力端子に入力される。一方、 上記電源Vcc端子とアース端子との間には、直列接続された2個の抵抗r1, r2でなる抵抗分圧回路が接続されている。この抵抗分圧回路の分圧電圧は上記 増幅器11の他方の入力端子に基準電圧Vrefとして入力される。増幅器11 の一方の入力端子と出力端子との間には、増幅器11の増幅度を設定する抵抗R 1が接続されている。
【0013】 上記磁気抵抗体Rmaは磁気抵抗素子Rm2とアースとの間に接続されている 。この磁気抵抗体Rmaは、直列接続された磁気抵抗素子Rm1,Rm2の接続 点からの出力電圧の直流分を、分圧抵抗r1,r2による分圧電圧と等しくする ためのものである。例えば、電源電圧Vccを5Vとし、増幅器11の基準電圧 Vrefである分圧抵抗r1,r2による分圧電圧を3Vとしたとき、磁気抵抗 体Rmaがないとすれば、磁気抵抗素子Rm1,Rm2の接続点からの出力電圧 の直流分は2.5Vとなって0.5Vの電圧差を生じるので、磁気抵抗素子Rm 1,Rm2の中点のバランスを崩して上記電圧差をなくすために、磁気抵抗体R maを2個の磁気抵抗素子Rm1,Rm2に直列に接続したものである。このと きの各抵抗相互の抵抗値の関係を示すと、 Rm1:Rm2+Rma=r1:r2 となる。
【0014】 このように、2個の磁気抵抗素子Rm1,Rm2に直列に磁気抵抗体Rmaを 接続して、磁気抵抗素子Rm1,Rm2の出力電圧の直流分と分圧抵抗r1,r 2による分圧電圧とを等しくしたため、電源ラインに重畳する同相ノイズが増幅 器11で増幅されることがなく、同相ノイズの影響を低減することができる。ま た、磁気抵抗体Rmaは磁気抵抗素子Rm1,Rm2と同一の材料で同一のチッ プ上に形成してあるため、温度特性に基づく磁気抵抗素子Rm1,Rm2と磁気 抵抗体Rmaとの抵抗比の変化がなく、磁気抵抗素子全体から見た精度を高精度 に維持することができる。さらに、磁気抵抗体Rmaは磁気抵抗素子Rm1,R m2と同一のチップ上に同一の材料で同時に同一の製法で形成することができる ため、コストアップもないという利点がある。
【0015】 なお、磁気抵抗体Rmaを追加した分、磁気抵抗素子Rm1,Rm2の出力信 号レベルが低下するが、増幅器11のゲインを調節することにより、磁気抵抗体 Rmaがない場合と同等レベルの信号を出力することができる。
【0016】 磁気抵抗素子Rm1,Rm2の出力電圧の直流分と分圧抵抗r1,r2による 分圧電圧とを等しくするために、図2(a)に示すように、直列接続された2個 の磁気抵抗素子Rm1,Rm2の上側に直列に、すなわち、電源Vcc端子と磁 気抵抗素子Rm1との間に磁気抵抗体Rmaを接続してもよい。図1に示す抵抗 r1,r2の分圧比である基準電圧Vrefは、電源電圧Vccの1/2よりも 低く設定される場合もあり得る。この場合は、図2(a)のように磁気抵抗体R maを接続することによって、磁気抵抗素子Rm1,Rm2の出力電圧の直流分 と分圧抵抗r1,r2による分圧電圧とを等しくすることができる。この例の場 合も、磁気抵抗体Rmaは感磁しない形態で形成する。この例における各抵抗相 互の抵抗値の関係は、 Rma+Rm1:Rm2=r1:r2 になる。
【0017】 2個の磁気抵抗素子Rm1,Rm2に直列に接続する磁気抵抗体Rmaは、図 2(b)(c)のように2個の磁気抵抗素子Rm1,Rm2の間に設けてもよい 。図2(b)の例は磁気抵抗体Rmaを磁気抵抗素子Rm2側に接続して、磁気 抵抗素子Rm1と磁気抵抗体Rmaの接続点に出力端子を設けたもので、実質的 には図1の例と同じである。図2(c)の例は磁気抵抗体Rmaを磁気抵抗素子 Rm1側に接続して、磁気抵抗素子Rm2と磁気抵抗体Rmaの接続点に出力端 子を設けたもので、実質的には図2(a)の例と同じである。何れにせよ、前述 の実施例と同様に、磁気抵抗体Rmaは感磁しない形態で配置される。
【0018】 磁気抵抗素子Rm1,Rm2の出力電圧の直流分と分圧抵抗r1,r2による 分圧電圧とを等しくするための磁気抵抗体は、2個の磁気抵抗素子Rm1,Rm 2の少なくとも一方の磁気抵抗素子に対して並列に接続してもよい。図3はその 例を示すもので、図3(a)の例では、一方の磁気抵抗素子Rm1に並列に磁気 抵抗体Rmbが接続されている。このときの各抵抗相互の抵抗値の関係を示すと 、 Rm1・Rmb/(Rm1+Rmb):Rm2=r1:r2 となる。また、図3(b)の例では、他方の磁気抵抗素子Rm2に並列に磁気抵 抗体Rmbが接続されている。この例での各抵抗相互の抵抗値の関係は、 Rm1:Rm2・Rmb/(Rm2+Rmb)=r1:r2 となる。図3に示す各例での磁気抵抗体Rmbも、磁気抵抗素子Rm1,Rm2 と共通のチップMR上に感磁しない形態で配置される。
【0019】 なお、2個の磁気抵抗素子Rm1,Rm2に直列に磁気抵抗体を接続する場合 、磁気抵抗素子Rm1側と磁気抵抗素子Rm2側の両側に接続しても差し支えな い。同様に、2個の磁気抵抗素子Rm1,Rm2に並列に抵抗を接続する場合も 、2個の磁気抵抗素子Rm1,Rm2の両者にそれぞれ並列に磁気抵抗体を接続 してもよい。何れにせよ、磁気抵抗体を接続することによって、磁気抵抗素子R m1,Rm2の出力電圧の直流分と分圧抵抗r1,r2による分圧電圧とを等し くすることができればよい。
【0020】 これまで説明した各実施例では、感磁しない形態で配置した磁気抵抗体を、2 個の磁気抵抗素子に直列に、又は2個の磁気抵抗素子の少なくとも一方の磁気抵 抗素子に並列に接続していたが、必ずしも感磁しない形態の磁気抵抗体を付加し なくても目的を達成することができる。要するに、増幅器の一方の入力となる2 個の磁気抵抗素子の接続点から取り出す出力電圧の直流分が、増幅器の他方の入 力となる抵抗分圧回路の分圧電圧と等しくなるように、上記2個の磁気抵抗素子 の抵抗バランスを崩せばよい。
【0021】 図4はこのような実施例を示すもので、一つのチップMR上には2個の磁気抵 抗素子Rm1,Rm2がマグネットの磁気を感知する形態で形成されており、感 磁しない形態での磁気抵抗体は形成されていない。2個の磁気抵抗素子Rm1, Rm2の抵抗値の比率は1:1ではなく、2個の磁気抵抗素子Rm1,Rm2の 接続点から取り出す出力電圧の直流分が、分圧抵抗r1,r2による分圧電圧と 等しくなるように、2個の磁気抵抗素子Rm1,Rm2の抵抗バランスを崩して ある。すなわち、各抵抗の抵抗値を、 Rm1:Rm2=r1:r2 の関係に設定すればよい。
【0022】 ところで、本考案に関連のある従来技術として次のようなものがある。一つは 実開平2−93774号公報記載のもので、両側ブリッジ構成の磁気抵抗素子を 片側電源で駆動することを可能にするために、一方の組の磁気抵抗素子の中点電 圧と他方の組の磁気抵抗素子の中点電圧とを異ならせたものである。磁気抵抗素 子を両側ブリッジ構成にすれば本来ノイズは消えるのであるが、この例では中点 電圧をオフセットさせたため、ノイズを生じることになる。すなわち、ノイズ低 減の目的はないので、本願考案とは異なる。
【0023】 別の従来技術として実開平2−118969号公報記載のものがある。これは 、省電力化と磁気抵抗素子チップの小型化のために、チップ上の非感磁部に磁気 抵抗パターンを設け、この磁気抵抗パターンを本来の磁気抵抗素子と電源端子と の間に接続したものである。従って、本願考案とは目的が全く異なる。
【0024】 さらに別の従来技術として特開昭63−78020号公報記載のものがある。 これは、チップ上の非感磁部に磁気抵抗パターンを設け、この磁気抵抗パターン を温度補償用としたもので、本願考案とは目的が異なるし、磁気抵抗素子の出力 は1個の磁気抵抗素子の一端側から取り出すようになっていて、2個の磁気抵抗 素子の中点から取り出すものではないから、本願考案とは構成も異なる。
【0025】
【考案の効果】
本考案によれば、電源端子とアース端子との間に2個の磁気抵抗素子を直列に 接続し、2個の磁気抵抗素子の接続点に出力端子を接続し、この出力端子の出力 電圧を増幅器の一方の入力端子に入力すると共に、上記電源端子とアース端子と の間に設けた抵抗分圧回路の分圧電圧を上記増幅器の他方の入力端子に入力する 磁気検出器において、感磁しない形態で配置した磁気抵抗体を、上記2個の磁気 抵抗素子に直列に、又は2個の磁気抵抗素子の少なくとも一方の磁気抵抗素子に 並列に接続することにより、あるいは、上記2個の磁気抵抗素子の抵抗バランス を崩すことにより、増幅器の一方の入力となる2個の磁気抵抗素子の接続点の出 力電圧の直流分と、増幅器の他方の入力となる抵抗分圧回路の分圧電圧とを等し くしたため、電源ラインに重畳する同相ノイズが増幅器によって増幅されること がなく、同相ノイズの影響を低減することができる。また、磁気抵抗素子と直列 又は並列に接続する磁気抵抗体は磁気抵抗素子と共通のチップ上に形成すること ができるため、磁気抵抗素子の温度特性の影響をキャンセルすることができると いう利点もある。2個の磁気抵抗素子の抵抗バランスを崩す場合も同様に温度特 性の影響をキャンセルすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案にかかる磁気検出器の一実施例を示す回
路図。
【図2】本考案にかかる磁気検出器の各種変形実施例の
要部を示す回路図。
【図3】本考案にかかる磁気検出器のさらに別の実施例
及びその変形例を示す回路図。
【図4】本考案にかかる磁気検出器のさらに別の実施例
を示す回路図。
【図5】従来の磁気検出器の例を等価的に示す回路図。
【図6】同上従来例の一部を等価的に示す回路図。
【符号の説明】
11 増幅器 Rma 抵抗 Rmb 抵抗 r1 分圧抵抗 r2 分圧抵抗 Vcc 電源 Rm1 磁気抵抗素子 Rm2 磁気抵抗素子

Claims (3)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電源端子とアース端子との間に2個の磁
    気抵抗素子を直列に接続し、2個の磁気抵抗素子の接続
    点に出力端子を接続し、この出力端子の出力電圧を増幅
    器の一方の入力端子に入力すると共に、上記電源端子と
    アース端子との間に設けた抵抗分圧回路の分圧電圧を上
    記増幅器の他方の入力端子に入力する磁気検出器におい
    て、感磁しない形態で配置した磁気抵抗体を上記2個の
    磁気抵抗素子に直列に接続して、上記出力電圧の直流分
    と上記分圧電圧とを等しくしてなる磁気検出器。
  2. 【請求項2】 電源端子とアース端子との間に2個の磁
    気抵抗素子を直列に接続し、2個の磁気抵抗素子の接続
    点に出力端子を接続し、この出力端子の出力電圧を増幅
    器の一方の入力端子に入力すると共に、上記電源端子と
    アース端子との間に設けた抵抗分圧回路の分圧電圧を上
    記増幅器の他方の入力端子に入力する磁気検出器におい
    て、感磁しない形態で配置した磁気抵抗体を上記2個の
    磁気抵抗素子の少なくとも一方の磁気抵抗素子に並列に
    接続して、上記出力電圧の直流分と上記分圧電圧とを等
    しくしてなる磁気検出器。
  3. 【請求項3】 電源端子とアース端子との間に2個の磁
    気抵抗素子を直列に接続し、2個の磁気抵抗素子の接続
    点に出力端子を接続し、この出力端子の出力電圧を増幅
    器の一方の入力端子に入力すると共に、上記電源端子と
    アース端子との間に設けた抵抗分圧回路の分圧電圧を上
    記増幅器の他方の入力端子に入力する磁気検出器におい
    て、上記2個の磁気抵抗素子の抵抗バランスを崩して、
    上記出力電圧の直流分と上記分圧電圧とを等しくしてな
    る磁気検出器。
JP9731091U 1991-10-30 1991-10-30 磁気検出器 Pending JPH0538524U (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2025075032A (ja) * 2018-05-11 2025-05-14 エルジー イノテック カンパニー リミテッド カメラモジュール及びこの動作方法

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JPH02120615A (ja) * 1988-10-28 1990-05-08 Olympus Optical Co Ltd 変位量検出回路

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