JPH10148545A - 磁気センサ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁気抵抗素子を削減することができ、調整箇
所が少なく、小型で安価な磁気センサ装置を得る。 【解決手段】 磁気センサ装置１０は、増幅器１２を用
いた一段目の反転増幅回路と増幅器１３を用いた２段目
の反転増幅回路とで構成された直列２段増幅回路を備え
ている。増幅器１３のゲインは１倍に設定されている。
増幅器１２の出力信号Ｖｏ（Ａ−）は磁気抵抗素子対Ｍ
Ｒ１，ＭＲ２の検出信号Ｓ１に対して反転相の信号であ
り、増幅器１３の出力信号Ｖｏ（Ａ＋）は検出信号Ｓ１
に対して同相の信号である。増幅器１２，１３のオフセ
ット電圧はそれぞれ可変抵抗器１４，１５で調整され
る。増幅器１２の出力信号Ｖｏ（Ａ−）の振幅は可変抵
抗器１６で調整される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気センサ装置、
特に、産業機器等に組み込まれて被検出物の位置及び移
動速度を検出する回転センサや直動センサ等として用い
られる磁気センサ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気抵抗素子を使用した磁気センサ装置
としては、少なくとも一組の磁気抵抗素子対とこの磁気
抵抗素子対にバイアス磁場を印加する磁石とを備えた磁
気センサを有し、磁気抵抗素子対からの検出信号を単に
増幅器を介して出力したり、あるいは比較器を介して出
力するものが知られている。ところで、例えば、従来、
４相出力磁気センサ装置として、図１４に示すように、
４組の磁気抵抗素子対ＭＲ１，ＭＲ２、ＭＲ３，ＭＲ
４、ＭＲ５，ＭＲ６、ＭＲ７，ＭＲ８を備えた磁気セン
サを用い、各々の磁気抵抗素子対ＭＲ１〜ＭＲ８からそ
れぞれ出力される検出信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４を増
幅器１８１，１８２，１８３，１８４を介して、４相の
出力信号Ｖｏ（Ａ＋），Ｖｏ（Ａ−），Ｖｏ（Ｂ＋），
Ｖｏ（Ｂ−）として出力する磁気センサ装置１８０が知
られていた。磁気抵抗素子ＭＲ１〜ＭＲ８は、図１５に
示すように、被検出体の移動方向に所定のピッチ寸法で
配設されている。出力信号Ｖｏ（Ａ−），Ｖｏ（Ｂ−）
は、それぞれ出力信号Ｖｏ（Ａ＋），Ｖｏ（Ｂ＋）の反
転相である。

【０００３】図１４中、可変抵抗器１８６と固定抵抗器
２０１，２０２は増幅器１８１のオフセット電圧を調整
するための回路素子であり、可変抵抗器１８７と固定抵
抗器２０３，２０４は増幅器１８２のオフセット電圧を
調整するための回路素子であり、可変抵抗器１８８と固
定抵抗器２０５，２０６は増幅器１８３のオフセット電
圧を調整するための回路素子であり、可変抵抗器１８９
と固定抵抗器２０８，２０９は増幅器１８４のオフセッ
ト電圧を調整するための回路素子である。

【０００４】また、可変抵抗器１９０と固定抵抗器２１
０，２１１は増幅器１８１のゲインを調整するための回
路素子であり、可変抵抗器１９１と固定抵抗器２１３，
２１４は増幅器１８２のゲインを調整するための回路素
子であり、可変抵抗器１９２と固定抵抗器２１６，２１
７は増幅器１８３のゲインを調整するための回路素子で
あり、可変抵抗器１９３と固定抵抗器２１９，２２０は
増幅器１８４のゲインを調整するための回路素子であ
る。なお、２１２，２１５，２１８，２２１はバイアス
のための固定抵抗器である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
磁気センサ装置１８０にあっては、４対の磁気抵抗素子
ＭＲ１〜ＭＲ８を使用しなければならないため、検出部
のサイズが大きくなり、かつ、製造コストがアップする
という不具合があった。また、各磁気抵抗素子対ＭＲ１
〜ＭＲ８からそれぞれ出力される検出信号を増幅するた
めに四つの増幅器８１〜８４とこれら増幅器８１〜８４
のオフセット電圧及びゲイン調整のための可変抵抗器１
８６〜１９３及び固定抵抗器２０１〜２２１を備えてお
り、増幅回路部のサイズが大きくなると共に、各磁気抵
抗素子対ＭＲ１〜ＭＲ８のオフセット電圧の調整、各増
幅器８１〜８４のオフセット電圧及びゲインの調整をす
る必要があり、調整箇所が多いという問題があった。

【０００６】さらに、調整箇所が多く、かつ、検出部及
び増幅回路部のサイズが大きいため、検出部と増幅回路
部を１ユニット化することができず、別々に分離して設
置しなければならなかった。そのため、検出部と増幅回
路部の間の接続距離が長くなり、周囲で発生するノイズ
の影響を受け易い構造であった。そこで、本発明の目的
は、磁気抵抗素子を削減することができ、調整箇所が少
なく、小型で安価な磁気センサ装置を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段と作用】以上の目的を達成
するため、本発明に係る磁気センサ装置は、（ａ）少な
くとも一組の磁気抵抗素子対と、前記磁気抵抗素子対に
バイアス磁場を印加する磁石とを備えた磁気センサと、
（ｂ）少なくとも一つの反転増幅回路を有し、前記磁気
抵抗素子対からの検出信号を入力して、前記磁気抵抗素
子対からの検出信号に対して同相の信号及び反転相の信
号を出力する直列多段増幅回路と、を備えたことを特徴
とする。ここに、磁気抵抗素子とは、磁界の強さに比例
して抵抗値が変化する磁電変換素子である。

【０００８】以上の構成により、磁気抵抗素子対からの
検出信号に基づいて、この検出信号に対して同相の出力
信号と反転相の出力信号の２出力が同時に得られるた
め、必要な磁気抵抗素子が従来と比較して半減する。ま
た、本発明に係る磁気センサ装置は、直列多段増幅回路
が直列２段増幅回路であり、２段目の反転増幅回路のゲ
インを１倍としたことを特徴とする。以上の構成によ
り、磁気抵抗素子対からの検出信号に対して同相の出力
信号の振幅と、反転相の出力信号の振幅とが等しくな
り、振幅調整作業が不要となる。

【０００９】さらに、本発明に係る磁気センサ装置は、
ＰＮＰトランジスタとＮＰＮトランジスタを有した磁気
抵抗素子駆動回路を備えていることが好ましい。以上の
構成により、基準電圧を中心にしてプラス電圧側及びマ
イナス電圧側に等しい電圧がそれぞれ磁気抵抗素子対に
印加され、磁気抵抗素子対からの検出信号が基準電圧を
中心にして振幅される。従って、磁気抵抗素子対からの
検出信号の基準電圧をシフトするための調整が不要とな
る。

【００１０】また、少なくとも磁気センサと直列多段増
幅回路が収納ケースに収納されていることが望ましい。
これにより、磁気センサと直列多段増幅回路間の接続距
離が短くなり、周囲で発生するノイズの影響を受けにく
くなる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る磁気センサ装
置の実施形態について添付図面を参照して説明する。各
実施形態において、同一部品及び同一部分は同じ符号を
付した。 ［第１実施形態、図１〜図６］第１実施形態は、２相出
力磁気センサ装置を例にして説明する。図１に示すよう
に、磁気センサ１は、概略、１対の磁気抵抗素子ＭＲ
１，ＭＲ２と、この１対の磁気抵抗素子ＭＲ１，ＭＲ２
を載置するための基板２と、磁気抵抗素子ＭＲ１，ＭＲ
２にバイアス磁場を印加する磁石３とで構成されてい
る。被検出体である磁性体歯車５は、軸５ａを中心にし
て図中矢印ａ方向に回転移動し、この磁性体歯車５に形
成された複数の歯５ｂが順次磁気抵抗素子ＭＲ１，ＭＲ
２に近付いて離れる。歯車５の歯５ｂのピッチをＰとす
ると、磁気抵抗素子ＭＲ１，ＭＲ２は、図２に示すよう
に、被検出体の移動方向にＰ／２のピッチ寸法で配設さ
れている。

【００１２】磁性体歯車５が回転移動し、歯５ｂが磁気
抵抗素子ＭＲ１（又はＭＲ２）に近付くと、素子ＭＲ１
（又はＭＲ２）にバイアス磁場が集中し、磁気抵抗素子
ＭＲ１（又はＭＲ２）の抵抗値は大きくなる。逆に、歯
５ｂが磁気抵抗素子ＭＲ１（又はＭＲ２）から遠ざかる
と、素子ＭＲ１（又はＭＲ２）の磁場集中がなくなり、
磁気抵抗素子ＭＲ１（又はＭＲ２）の抵抗値は小さくな
る。従って、磁性体歯車５が回転移動するにつれて、複
数の歯５ｂが順次磁気抵抗素子対ＭＲ１，ＭＲ２に対向
するので、磁気抵抗素子対ＭＲ１，ＭＲ２からの検出信
号Ｓ１は図４において実線で表示した波形となる。一つ
の歯５ｂが磁気抵抗素子対ＭＲ１，ＭＲ２に近付いて離
れる毎に、一つの山と一つの谷を有した波形が発生する
ので、この波形の数を検知することで歯車５の回転数を
検知することができる。

【００１３】図３は、この磁気センサ１を備えた２相出
力磁気センサ装置１０の電気回路図である。図３に示す
ように、磁気センサ装置１０は、増幅器１２を用いた１
段目の反転増幅回路と増幅器１３を用いた２段目の反転
増幅回路を直列に接続した直列２段増幅回路を備えてい
る。磁気抵抗素子ＭＲ１，ＭＲ２の検出信号Ｓ１は増幅
器１２の反転入力端子に入力され、増幅器１２で増幅さ
れる。増幅器１２の出力信号Ｖｏ（Ａ−）は、出力端子
３２に送られると共に、増幅器１３の反転入力端子に入
力される。増幅器１３の出力信号Ｖｏ（Ａ＋）は出力端
子３３に送られる。

【００１４】可変抵抗器１４と固定抵抗器２０，２１は
増幅器１２のオフセット電圧を調整するための回路素子
であり、可変抵抗器１５と固定抵抗器２２，２３は増幅
器１３のオフセット電圧を調整するための回路素子であ
る。また、可変抵抗器１６と固定抵抗器２４，２５は増
幅器１２のゲインを調整するための回路素子であり、固
定抵抗器２７，２８，２９は増幅器１３のゲインを調整
するための回路素子である。

【００１５】次に、この回路の増幅器１２，１３のオフ
セット電圧調整やゲイン調整について説明する。増幅器
１２のオフセット電圧は可変抵抗器１４で調整される。
すなわち、増幅器１２の出力信号Ｖｏ（Ａ−）の振幅中
心電圧と磁気抵抗素子対ＭＲ１，ＭＲ２から出力される
検出信号Ｓ１の基準電圧Ｖｒｅｆが等しくなるように、
可変抵抗器１４の抵抗値を調整する。これによって、出
力信号Ｖｏ（Ａ−）が、基準電極Ｖｒｅｆを中心にプラ
ス電圧側及びマイナス電圧側に均等に振幅する。さら
に、増幅器１２のゲイン調整は、可変抵抗器１６の抵抗
値を調整して、出力信号Ｖｏ（Ａ−）の振幅を所定量に
設定する。これらの調整作業により、出力端子３２での
出力信号Ｖｏ（Ａ−）は、所定の基準電圧Ｖｒｅｆ（例
えば、第１実施形態の場合は、Ｖｉ／２＝２．５ボル
ト）を中心にして、所定の振幅（例えば、第１実施形態
の場合は、山から谷までの電圧差が２ボルト）の疑似正
弦波となる。具体的には、出力信号Ｖｏ（Ａ−）は、図
４中点線で表示した波形となり、検出信号Ｓ１に対して
反転相の信号となる。

【００１６】一方、増幅器１３のオフセット電圧は可変
抵抗器１５で調整される。すなわち、増幅器１３の出力
信号Ｖｏ（Ａ＋）の振幅中心電圧と増幅器１２の出力信
号Ｖｏ（Ａ−）の振幅中心電圧が等しくなるように、可
変抵抗器１５の抵抗値を調整する。これによって、出力
信号Ｖｏ（Ａ＋）が、基準電圧Ｖｒｅｆを中心にプラス
電圧側及びマイナス電圧側に均等に振幅する。さらに、
増幅器１３のゲイン調整は、固定抵抗器２７〜２９の抵
抗値を等しく設定することにより行われ、増幅器１３の
ゲインを１とする。従って、出力信号Ｖｏ（Ａ＋）の振
幅と出力信号Ｖｏ（Ａ−）の振幅が等しくなり、増幅器
１３の振幅調整作業を省略することができる。

【００１７】こうして、出力端子３３での出力信号Ｖｏ
（Ａ＋）は、所定の基準電圧（例えば、第１実施形態の
場合は、Ｖｉ／２＝２．５ボルト）を中心にして、所定
の振幅（例えば、第１実施形態の場合は、山から谷まで
の電圧差が２ボルト）の疑似正弦波となる。また、増幅
器１３を用いた反転増幅回路は、増幅器１２の出力信号
Ｖｏ（Ａ−）を反転増幅するため、出力信号Ｖｏ（Ａ
＋）は、図４中実線で表示した波形となり、検出信号Ｓ
１に対して同相の信号となる。

【００１８】以上のように、１対の磁気抵抗素子ＭＲ
１，ＭＲ２の検出信号Ｓ１から、検出信号Ｓ１に対して
同相の出力信号Ｖｏ（Ａ＋）と反転相の出力信号Ｖｏ
（Ａ−）の二つの出力信号が得られるので、必要な磁気
抵抗素子対を従来の磁気センサ装置と比較して半減させ
ることができ、さらに、これに伴って可変抵抗器や固定
抵抗器を削減することができる。

【００１９】従って、検出部と増幅回路部のサイズが小
さくなり、磁気センサ装置１０を小型化することがで
き、例えば、図５に示すように、磁気センサ１とホルダ
４１と直列２段増幅回路部品を実装したプリント基板４
２とを円筒状ケース４３に収納した構造を採用すること
ができる。ホルダ４１は３本のリード端子４５，４６，
４７（図３参照）を植設しており、凹部４８には磁気セ
ンサ１が嵌め込まれている。磁気抵抗素子ＭＲ１，ＭＲ
２のリード線は３本のリード端子４５〜４７にそれぞれ
接続されている。ホルダ４１とプリント基板４２はリー
ド端子４５〜４７を介して接続され、プリント基板４２
には入出力用リード線４４が接続されている。磁気抵抗
素子ＭＲ１，ＭＲ２は絶縁用のポリエステルフィルム等
（図示せず）を介して検知面保護板５０に接している。
ケース４３の入出力用リード線４４側は、エポキシ樹脂
やシリコン樹脂等の封止材５１にて封止されている。

【００２０】以上のように、磁気センサ１や増幅回路を
搭載したプリント基板４２等をケース４３に収納したの
で、磁気センサ１と増幅回路間の接続距離が短くなり、
周囲で発生するノイズの影響を受けにくくなる。さら
に、この磁気センサ装置１０を歯車５に対向させて機器
本体（例えば、ダイキャストマシン等の本体）に装着す
る作業が容易になる。

【００２１】また、電気角で１８０゜の位相差がある出
力信号Ｖｏ（Ａ＋）とＶｏ（Ａ−）は、例えば、図６に
示した電気回路を用いて、以下のようにして信号処理さ
れる。出力信号Ｖｏ（Ａ＋）の振幅と出力信号Ｖｏ（Ａ
−）の振幅が等しいので、Ｖｏ（Ａ＋）＝Ｅ・ｓｉｎ
（ｗｔ）とすると、Ｖｏ（Ａ−）＝Ｅ・ｓｉｎ（ｗｔ＋
π）となる。そして、この二つの出力信号Ｖｏ（Ａ＋）
とＶｏ（Ａ−）を差動増幅すると、Ｖｏ（Ａ＋）−Ｖｏ
（Ａ−）＝２Ｅ・ｓｉｎ（ｗｔ）となって、歪みの少な
い２倍の振幅の信号を得ることができる。この結果、検
出信号が雑音に対して強くなり、精度良く検出を行なう
ことができる。なお、図６中、３５は増幅器１２を用い
た１段目の反転増幅回路を表示し、３６は増幅器１３を
用いた２段目の反転増幅回路を表示し、３７は差動増幅
回路を表示している。

【００２２】［第２実施形態、図７〜図１１］第２実施
形態は、４相出力磁気センサ装置を例にして説明する。
図７に示すように、磁気センサ６１は、概略、２組の磁
気抵抗素子対ＭＲ１，ＭＲ２、ＭＲ３，ＭＲ４と、この
磁気抵抗素子対ＭＲ１〜ＭＲ４を載置するための基板６
２と、磁気抵抗素子ＭＲ１〜ＭＲ４にバイアス磁場を印
加する磁石６３とで構成されている。図８に示すよう
に、磁気抵抗素子ＭＲ１〜ＭＲ４は被検出体の移動方向
にＰ／４のピッチ寸法で配設され、磁気抵抗素子ＭＲ１
とＭＲ２間及び磁気抵抗素子ＭＲ３とＭＲ４間の距離は
Ｐ／２である。

【００２３】磁性体歯車５が回転移動するにつれて、複
数の歯５ｂが順次磁気抵抗素子ＭＲ１〜ＭＲ４に対向す
るので、磁気抵抗素子対ＭＲ１，ＭＲ２及びＭＲ３，Ｍ
Ｒ４のそれぞれの検出信号Ｓ１，Ｓ２は図９において実
線及び一点鎖線で表示した波形となる。図９は、この磁
気センサ６１を備えた４相出力磁気センサ装置７０の電
気回路図である。図９に示すように、磁気センサ装置７
０は、増幅器７２を用いた１段目の反転増幅回路と増幅
器７６を用いた２段目の反転増幅回路を直列に接続した
直列２段増幅回路と、増幅器７３を用いた１段目の反転
増幅回路と増幅器７７を用いた２段目の反転増幅回路を
直列に接続した直列２段増幅回路とを備え、さらに、増
幅器７４，７５をそれぞれ用いたバッファ回路と、ＮＰ
Ｎトランジスタ１００及びＰＮＰトランジスタ１０１を
用いた磁気抵抗素子駆動回路とを備えている。

【００２４】磁気抵抗素子対ＭＲ１，ＭＲ２の検出信号
Ｓ１は増幅器７２の反転入力端子に入力され、増幅器７
２で増幅される。増幅器７２の出力信号Ｓ１０は、増幅
器７４の非反転入力端子に入力されると共に、増幅器７
６の反転入力端子に入力される。増幅器７４の出力信号
Ｖｏ（Ａ−）は出力端子１５２に送られ、増幅器７６の
出力信号Ｖｏ（Ａ＋）は出力端子１５３に送られる。同
様に、磁気抵抗素子対ＭＲ３，ＭＲ４の検出信号Ｓ２は
増幅器７３の反転入力端子に入力され、増幅器７３で増
幅される。増幅器７３の出力信号Ｓ１１は、増幅器７５
の非反転入力端子に入力されると共に、増幅器７７の反
転入力端子に入力される。増幅器７５の出力信号Ｖｏ
（Ｂ−）は出力端子１５４に送られ、増幅器７７の出力
信号Ｖｏ（Ｂ＋）は出力端子１５５に送られる。

【００２５】可変抵抗器７８と固定抵抗器１２１，１２
２は、増幅器７２，７６のオフセット電圧を同時に調整
するための回路素子である。同様に、可変抵抗器７９と
固定抵抗器１２３，１２４は、増幅器７３，７７のオフ
セット電圧を同時に調整するための回路素子である。従
って、増幅器毎にオフセット電圧を調整するための可変
抵抗器を設ける必要がなくなり、部品点数の削減と調整
箇所の削減という効果が得られる。

【００２６】また、可変抵抗器８０と固定抵抗器１２
５，１２６は増幅器７２のゲインを調整するための回路
素子であり、固定抵抗器１３１，１３２，１３３は増幅
器７６のゲインを調整するための回路素子である。同様
に、可変抵抗器８１と固定抵抗器１２７，１２８は増幅
器７３のゲインを調整するための回路素子であり、固定
抵抗器１３４，１３５，１３６は増幅器７７のゲインを
調整するための回路素子である。

【００２７】磁気抵抗素子駆動回路の３端子レギュレー
タ１００は、入力端子１５１に印加された電源電圧Ｖｉ
（例えば、ＤＣ１５ボルト）を所定の電圧（例えばＤＣ
１２ボルト）に変換するものである。この３端子レギュ
レータ１００によって変換された所定の電圧の１／２を
基準電圧Ｖｒｅｆ（例えばＤＣ６ボルト）とし、この基
準電圧Ｖｒｅｆを中心にしてプラス電圧側及びマイナス
電圧側に等しい所定の電圧（例えばＤＣ５ボルト）がそ
れぞれ磁気抵抗素子対ＭＲ１〜ＭＲ４に印加される。こ
こに、磁気抵抗素子駆動回路の固定抵抗器１４０と１４
２の抵抗値は等しく設定され、固定抵抗器１４３と１４
５の抵抗値は等しく設定され、さらに、ＮＰＮトランジ
スタ１００とＰＮＰトランジスタ１０１は相補的に接続
されている。

【００２８】この結果、磁気抵抗素子対ＭＲ１，ＭＲ２
及びＭＲ３，ＭＲ４からそれぞれ出力される検出信号Ｓ
１，Ｓ２を、基準電圧Ｖｒｅｆを中心にして振幅させる
ことができる。従って、単なる３端子レギュレータによ
る電圧供給であれば、ＧＮＤを基準とした電圧供給とな
るため、検出信号の基準電圧シフト調整が必要となり、
調整に工数がかかる等の問題があるが、第２実施形態の
ように、ＮＰＮトランジスタ１００とＰＮＰトランジス
タ１０１を相補的に接続することで、検出信号Ｓ１，Ｓ
２の基準電圧シフト調整が不要となる。

【００２９】また、この磁気抵抗センサ装置７０は、増
幅器７２，７３の出力信号Ｓ１０，Ｓ１１を直接に出力
端子１５２，１５４に送らないで、増幅器７４，７５を
用いたバッファ回路を介して低インピーダンスで出力し
ている。仮に、このバッファ回路を有さない場合には、
出力端子１５２，１５３に接続された外部負荷に異常が
あると、増幅器７４，７５から出力信号Ｖｏ（Ａ−），
Ｖｏ（Ｂ−）が出力されないだけではなく、増幅器７
６，７７からも出力信号Ｖｏ（Ａ＋），Ｖｏ（Ｂ＋）が
出力されなくなることがあるからである。バッファ回路
を設けることによって、このような外部負荷に異常が発
生した際の影響を受けにくくすることができる。なお、
図９において、１０３〜１０８はコンデンサである。

【００３０】次に、この回路の増幅器７２，７３，７
６，７７のオフセット電圧調整やゲイン調整について説
明する。増幅器７２，７６のオフセット電圧は、可変抵
抗器７８で調整される。すなわち、増幅器７２，７６の
出力信号Ｓ１０，Ｖｏ（Ａ＋）の振幅中心電圧が磁気抵
抗素子対ＭＲ１，ＭＲ２の検出信号Ｓ１の基準電圧Ｖｒ
ｅｆと等しくなるように、可変抵抗器７８の抵抗値を調
整する。このとき、増幅器７２，７６のオフセット量
は、実用上問題がない程度まで小さくされる。さらに、
増幅器７２のゲイン調整は可変抵抗器８０の抵抗値を調
整することにより行われ、出力信号Ｓ１０の振幅を所定
量に設定する。また、増幅器７６のゲイン調整は、固定
抵抗器１３１〜１３３の抵抗値を等しく設定することに
より行われ、増幅器７６のゲインを１にする。これによ
り、出力信号Ｖｏ（Ａ−）の振幅と出力信号Ｖｏ（Ａ
＋）の振幅が等しくなる。

【００３１】こうして、出力端子１５２，１５３での出
力信号Ｖｏ（Ａ−），Ｖｏ（Ａ＋）は、所定の基準電圧
Ｖｒｅｆ（例えば、第２実施形態の場合は、６ボルト）
を中心にして、所定の振幅（例えば、第２実施形態の場
合は、山から谷までの電圧差が６ボルト）の疑似正弦波
となる。具体的には、出力信号Ｖｏ（Ａ−）は、図１０
中点線で表示した波形となり、検出信号Ｓ１に対して反
転相の信号となる。一方、出力信号Ｖｏ（Ａ＋）は、図
１０中実線で表示した波形となり、検出信号Ｓ１に対し
て同相の信号となる。

【００３２】同様にして、増幅器７３，７７のオフセッ
ト電圧は、可変抵抗器７９で調整される。すなわち、増
幅器７３，７７の出力信号Ｓ１１，Ｖｏ（Ｂ＋）の振幅
中心電圧が磁気抵抗素子対ＭＲ３，ＭＲ４の検出信号Ｓ
２の基準電圧Ｖｒｅｆと等しくなるように、可変抵抗器
７９の抵抗値を調整する。このとき、増幅器７３，７７
のオフセット量は、実用上問題がない程度まで小さくさ
れる。さらに、増幅器７３のゲイン調整は可変抵抗器８
１の抵抗値を調整することにより行われ、出力信号Ｓ１
１の振幅を所定量に設定する。また、増幅器７７のゲイ
ン調整は、固定抵抗器１３４〜１３６の抵抗値を等しく
設定することにより行われ、増幅器７７のゲインを１と
する。これにより、出力信号Ｖｏ（Ｂ−）の振幅と出力
信号Ｖｏ（Ｂ＋）の振幅が等しくなる。

【００３３】こうして、出力端子１５４，１５５での出
力信号Ｖｏ（Ｂ−），Ｖｏ（Ｂ＋）は、所定の基準電圧
Ｖｒｅｆ（例えば、６ボルト）を中心にして、所定の振
幅（例えば山から谷までの電圧差が６ボルト）の疑似正
弦波となる。具体的には、出力信号Ｖｏ（Ｂ−）は、図
１０中二点鎖線で表示した波形となり、検出信号Ｓ２に
対して反転相の信号となる。一方、出力信号Ｖｏ（Ｂ
＋）は、図１０中一点鎖線で表示した波形となり、検出
信号Ｓ２に対して同相の信号となる。

【００３４】以上のように、２組の磁気抵抗素子対ＭＲ
１，ＭＲ２、ＭＲ３，ＭＲ４の検出信号Ｓ１，Ｓ２か
ら、四つの出力信号が得られるので、必要な磁気抵抗素
子対を従来の磁気センサ装置と比較して半減させること
ができ、さらに、これに伴って可変抵抗器や固定抵抗器
を削減することができる。従って、小型の磁気センサ装
置７０が得られ、磁気センサ６１と増幅回路と磁気抵抗
素子駆動回路等をケースに収納してユニット化すること
ができる。

【００３５】そして、四つの出力信号Ｖｏ（Ａ＋）〜Ｖ
ｏ（Ｂ−）は、例えば図１１に示した電気回路を用いて
以下のように信号処理される。電気角で１８０゜の位相
差がある出力信号Ｖｏ（Ａ＋）とＶｏ（Ａ−）、並びに
Ｖｏ（Ｂ＋）とＶｏ（Ｂ−）はそれぞれ差動増幅され
る。すなわち、Ｖｏ（Ａ＋）＝Ｅ・ｓｉｎ（ｗｔ）とす
ると、 Ｖｏ（Ａ−）＝Ｅ・ｓｉｎ（ｗｔ＋π） Ｖｏ（Ｂ＋）＝Ｅ・ｓｉｎ（ｗｔ＋（π／２）） Ｖｏ（Ｂ−）＝Ｅ・ｓｉｎ（ｗｔ＋（３π／２）） となり、以下の式が得られる。

【００３６】 Ｖｏ（Ａ＋）−Ｖｏ（Ａ−）＝２Ｅ・ｓｉｎ（ｗｔ） Ｖｏ（Ｂ＋）−Ｖｏ（Ｂ−）＝２Ｅ・ｓｉｎ（ｗｔ＋
（π／２）） 従って、位相差が９０゜で２倍の振幅の二つの合成信号
を得ることができ、この二つの合成信号によって歯車５
の回転方向を判別すると共に、検出信号Ｓ１，Ｓ２の分
周をして高精度の位置判別を行なうことができる。さら
に、検出信号が雑音に強くなり、高精度の検出が行なわ
れる。なお、図１１中、１６１，１６２は増幅器７２，
７３を用いた１段目の反転増幅回路を表示し、１６３，
１６４は増幅器７４，７５を用いたバッファ回路を表示
し、１６４，１６７は増幅器７６，７７を用いた２段目
の反転増幅回路を表示し、１６８，１６９は差動増幅回
路を表示している。

【００３７】［他の実施形態］なお、本発明に係る磁気
センサ装置は前記実施形態に限定するものではなく、そ
の要旨の範囲内で種々に変更することができる。例え
ば、前記第１実施形態において、増幅器１２の出力信号
Ｖｏ（Ａ−）を直接に出力しないで、図１２に示すよう
に、増幅器１６０を用いたバッファ回路を介して低イン
ピーダンスで出力してもよい。また、図１３に示すよう
に、磁気抵抗素子ＭＲ１，ＭＲ２の検出信号Ｓ１を増幅
器１７０の非反転入力端子に入力させて、出力端子３
２，３３にそれぞれ出力信号Ｖｏ（Ａ＋），Ｖｏ（Ａ
−）を送るようにしてもよい。

【００３８】さらに、磁気抵抗素子対は、１組または２
組に限るものではなく、３組以上であってもよい。ま
た、磁気センサ装置は、前記実施形態のように、被検出
体が回転するものに限定されるものではなく、例えば被
検出体が直動するものにも適用することができる。

【００３９】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、少なくとも一つの反転増幅回路を有し、磁気抵
抗素子からの検出信号を入力して、磁気抵抗素子対から
の検出信号に対して同相の信号及び反転相の信号を出力
する直列多段増幅回路を備えているので、必要な磁気抵
抗素子対を従来と比較して半減することができ、さらに
これに伴って可変抵抗器や固定抵抗器を削減することが
でき、小型でかつ安価な磁気センサ装置を得ることがで
きる。

【００４０】また、直列２段増幅回路の２段目の反転増
幅回路のゲインを１倍とすることにより、磁気抵抗素子
対からの検出信号に対して同相の出力信号の振幅と反転
相の出力信号の振幅とが等しくなり、振幅調整作業を省
略することができる。さらに、ＰＮＰトランジスタとＮ
ＰＮトランジスタを用いた磁気抵抗素子駆動回路を備え
ることにより、基準電圧を中心にプラス電圧側及びマイ
ナス電圧側に等しい電圧がそれぞれ磁気抵抗素子対に印
加され、磁気抵抗素子対からの検出信号が基準電圧を中
心にして振幅される。従って、磁気抵抗素子対の検出信
号の基準電圧をシフトするための調整を省略することが
できる。

【００４１】また、少なくとも磁気センサと直列多段増
幅回路をケースに収納することにより、磁気センサと直
列多段増幅回路間の接続距離が短くなり、周囲で発生す
るノイズの影響を受けにくくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る磁気センサ装置の第１実施形態に
用いられる磁気センサを示す概略構成図。

【図２】図１に示した磁気抵抗素子の配置を示す平面
図。

【図３】図１に示した磁気センサを備えた磁気センサ装
置の電気回路図。

【図４】図３に示した電気回路の電圧波形を示すグラ
フ。

【図５】磁気センサ装置の一部断面図。

【図６】図３に示した磁気センサ装置の信号処理を説明
するための電気回路ブロック図。

【図７】本発明に係る磁気センサ装置の第２実施形態に
用いられる磁気センサを示す概略構成図。

【図８】図７に示した磁気抵抗素子の配置を示す平面
図。

【図９】図７に示した磁気センサを備えた磁気センサ装
置の電気回路図。

【図１０】図９に示した電気回路の電圧波形を示すグラ
フ。

【図１１】図９に示した磁気センサ装置の信号処理を説
明するための電気回路ブロック図。

【図１２】他の実施形態を示す電気回路図。

【図１３】別の他の実施形態を示す電気回路図。

【図１４】従来の磁気センサ装置を示す電気回路図。

【図１５】図１４に示した磁気センサ装置の磁気抵抗素
子の配置を示す平面図。

【符号の説明】

１…磁気センサ ３…磁石 １０…磁気センサ装置 １２，１３…増幅器 １４，１５，１６…可変抵抗器 ２０〜２９…固定抵抗器 ３５，３６…反転増幅回路 ４３…ケース ６１…磁気センサ ６３…磁石 ７０…磁気センサ装置 ７２〜７７…増幅器 ７８，７９，８０，８１…可変抵抗器 １２１〜１４５…固定抵抗器 １００…ＮＰＮトランジスタ １０１…ＰＮＰトランジスタ １０１，１０２，１６４，１６７…反転増幅回路 Ｓ１，Ｓ２…検出信号 Ｖｏ（Ａ−），Ｖｏ（Ａ＋），Ｖｏ（Ｂ−），Ｖｏ（Ｂ
＋）…出力信号 ＭＲ１，ＭＲ２，ＭＲ３，ＭＲ４…磁気抵抗素子

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一組の磁気抵抗素子対と、前
   記磁気抵抗素子対にバイアス磁場を印加する磁石とを備
   えた磁気センサと、 少なくとも一つの反転増幅回路を有し、前記磁気抵抗素
   子対からの検出信号を入力して、前記磁気抵抗素子対か
   らの検出信号に対して同相の信号及び反転相の信号を出
   力する直列多段増幅回路と、 を備えたことを特徴とする磁気センサ装置。
2. 【請求項２】 前記直列多段増幅回路が直列２段増幅回
   路であり、２段目の反転増幅回路のゲインを１倍とした
   ことを特徴とする請求項１記載の磁気センサ装置。
3. 【請求項３】 ＰＮＰトランジスタとＮＰＮトランジス
   タを有した磁気抵抗素子駆動回路を更に備えたことを特
   徴とする請求項１又は２記載の磁気センサ装置。
4. 【請求項４】 少なくとも前記磁気センサと前記直列多
   段増幅回路がケースに収納されていることを特徴とする
   請求項１、２又は３記載の磁気センサ装置。