磁场传感器制造技术

具有霍尔元件和放大器的磁场传感器，包括：从输出端子输出与外加磁场对应的信号的霍尔元件；使霍尔元件的输出端子与输入端子连接并从输出端子输出信号的开关电路；放大器；一端与放大器的输出端子连接的第１存储元件；一端与上述存储元件的另一端连接并且根据具有从外部给出的第１、第２相位的信号进行开闭动作的开关；与第１存储元件的另一端连接的信号输出端子。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及磁场传感器，该磁场传感器具有霍尔元件和将霍尔元件的输出电压放大的放大器，以便检测设置地点的磁场并输出与检测的磁场对应的信号。典型的磁场传感器包含用于输出与磁场成比例的输出电压的霍尔元件和用于将霍尔元件的输出电压放大的放大器以及用于输入放大器的输出电压、与基准电压进行比较并输出比较结果的比较器的双极IC或CMOS IC。这样的磁场传感器输出2值输出信号(0或1)，表示设置磁场传感器的地点的磁场比基准电压大还是小。其它的磁场传感器具有用于输出与磁场成比例的输出电压的霍尔元件和用于将霍尔元件的输出电压放大的放大器，并直接输出该放大器的模拟输出信号。磁场传感器产品特性离散的主要原因之一是包含在霍尔元件的输出电压中的偏置信号成分的离散。这是由于霍尔元件本体封装时受到应力等原因产生的。另一个原因是放大器(一般是差动放大器)的输入端产生的偏置信号成分。美国专利第4037150号公开了减小霍尔元件的偏置信号成分影响的技术。美国专利第4037150号记载的所专利技术的磁场传感器像图5和图6记载的霍尔元件1那样，是4个端子的具有几何学上等效形状的平板形霍尔元件。所谓几何学上等效的形状如图5记载的四角形霍尔元件1那样，是指图5状态下的形状和在把图5的霍尔元件旋转90度的状态下(在图5中，旋转后使A-A’与B-B’一致)的形状相同。根据图5进行说明。霍尔元件具有对角线方向的2对端子A-A’与B-B’。在第1相位(时序1)中，在端子A-A’之间施加电源电压，检测端子B-B’间的输出电压并存储。其次，在第2相位(时序2)中，在端子B-B’之间施加电源电压，检测端子A-A’间的输出电压并存储。这些切换由开关电路24实现。再有，在所有的附图中，都没有图示对霍尔元件施加电源电压的电路。图7中记载第1相位和第2相位的时序。若取第1相位的输出信号与第2相位的输出信号之和，则霍尔元件输出信号的有效成分以同相相加而变成2倍，霍尔元件输出信号的偏置信号成分以反相相加而互相抵消。这样一来，就可以抑制霍尔元件的偏置信号成分对输出信号的影响。其次，参照图5和图6说明先有的补偿由放大器的输入偏置引起的偏置信号成分的磁场传感器的结构。图5示出特开平8-201491公开的第1先有例的磁场传感器的结构。在图5中，1是霍尔元件，24是开关电路，4和6是作为存储元件的电容器，5和8是开关，10和11是具有高输入输出阻抗而且把输入的电压变换成电流并输出的电压电流变换放大器，12是电阻。在第1相位中，具有脉冲的第1相位信号(a)加到开关5，在第2相位中，具有脉冲的第2相位信号(b)加到开关8。此外，第1和第2相位信号加到开关电路24。图7示出第1先有例中的第1相位和第2相位的关系。说明第1相位的动作。在第1相位中，开关5闭合，开关8打开。这时，在霍尔元件1的端子A-A’之间施加电源电压，端子B-B’间的输出电压通过开关24输出。该霍尔元件1的输出电压输入到电压电流变换放大器10。电压电流变换放大器10输出与霍尔元件1的输出电压成比例的电流。电压电流变换放大器10的输出电流IOUT可由下式表示。IOUT=α(Vh+Voff10) (1)Voff10是电压电流变换放大器10的输入偏置电压，Vh是霍尔元件的输出电压(电压电流变换放大器10的输入电压)。α是从电压到电流的变换系数(比例常数)。霍尔元件各产品之间的电阻值的离散大，一般，当霍尔元件的电阻值小时，霍尔元件的输出电压增大，当霍尔元件的电阻值大时，霍尔元件的输出电压减小。该电流经开关5流入电容器4和6。与放大器10具有同一功能的电压电流变换放大器11产生与电容器4的充电电压和电容器6的充电电压之差成比例而且与电压电流变换放大器10的电流方向相反的电流。对电容器4和电容器6的充电电流在电压电流变换放大器10和电压电流变换放大器11的各输出电流之和为0时停止。因电压电流变换放大器10和电压电流变换放大器11的各输出电流的方向相反，所以，这时电压电流变换放大器10和电压电流变换放大器11的各输出电流的绝对值相等。因此，电压电流变换放大器11的输出电流IOUT2可由下式表示。IOUT2=-α(Vh+Voff10) (2)其次，说明第2相位的动作。在第2相位中，开关5打开，开关8闭合。这时，因电容器4和6没有充放电电流流过，故电容器4和6维持第1相位中积蓄的电荷(从而，电压)。因此，电压电流变换放大器11持续流过与第1相位中的电流相同的电流。电压电流变换放大器11的输出电流IOUT2可由式(2)表示。这时，在霍尔元件1的端子B-B’之间施加电源电压，端子A-A’间的输出电压通过开关24输出。该霍尔元件1的输出电压输入到电压电流变换放大器10。输入到电压电流变换放大器10的该霍尔元件的输出信号实际上与第1相位时的方向相反。因此，这时，电压电流变换放大器10的输出电流与电压电流变换放大器11的输出电流大小相同，而且极性相同。第2相位中的电压电流变换放大器10的输出电流IOUT1可由下式表示。IOUT1=α(-Vh+Voff10) (3)电压电流变换放大器10和11的输出电流之和经开关8流入电阻12。因此，电阻12流过的电流I将式(2)和式(3)相加而成为I=IOUT1+IOUT2=-2αVh(4)可知，输入偏置电压Voff10互相抵消。图6表示先有的磁场传感器的第2构成例。在图6中，1是霍尔元件，24是开关电路，25是电压放大器，4和6是作为存储元件的电容器，5、8和9是开关。电容器4和6的容量具有相等的值。图8示出第2先有例中的第1相位、第2相位和第3相位的关系。说明第1相位的动作。在第1相位中，开关5闭合，开关8和9打开。这时，在霍尔元件1的端子A-A’之间施加电源电压，端子B-B’间的输出电压通过开关24输出。该霍尔元件1的输出电压输入到电压放大器25。电压放大器25输出与霍尔元件1的输出电压成比例的电压。第1相位中的电压放大器25的输出电压V1可由下式表示。V1=β(Vh+Voff25) (5)Voff25是电压放大器25的输入偏置电压，Vh是霍尔元件的输出电压(电压放大器25的输入电压)。β是电压放大器25的电压放大倍数。电容器4经开关5充电到电压放大器25的输出电压V1。其次，说明第2相位的动作。在第2相位中，开关8闭合，开关5和9打开。在霍尔元件1的端子B-B’之间施加电源电压，端子A-A’间的输出电压通过开关24输出。该霍尔元件1的输出电压输入到电压放大器25。输入到电压放大器25的输入端子的该霍尔元件的输出信号实际上与第1相位时的方向相反。因此，这时，电压放大器25的输出电压V2可由下式表示。V2=β(-Vh+Voff25) (7)电容器6经开关8充电到电压放大器25的输出电压V2。最后，说明第3相位的动作。在第3相位中，开关9闭合，开关5和8打开。电容器4的两个端子经开关9交叉，与电容器6的两个端子并联连接。结果，电容器4的端子间电压-V1与电容器6的端子间电压V2的平均值输出到输出端子。因电容器4和6的容量相同，故该输出电压可由下式表示。V=(-V1+V2)/-βVh(8)这里，可知电压放大器25的输入偏置电压Voff25相互抵消。利用霍尔元件的磁场传感器的电压放大器25在第1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁场传感器，其特征在于，包括： 从输出端子输出与外加磁场对应的信号的霍尔元件； 输入上述霍尔元件的上述输出端子的信号并且输出根据从外部提供的具有第１、第２相位的信号所选择的信号的开关电路； 至少一个输入端子与上述开关电路的输出端子连接并且从输出端子输出将该输入端子的信号放大了的电压的放大器； 一端与上述放大器的上述输出端子连接的第１存储元件； 一端与上述第１存储元件的另一端连接并根据从外部提供的具有第１、第２相位的信号进行开闭动作的开关； 与上述第１存储元件的上述另一端连接的信号输出端子； 在上述第１相位中，上述开关闭合，上述第１存储元件存储上述放大器的输出电压，在上述第２相位中，上述开关打开，将上述第１存储元件存储的上述电压与上述放大器的输出电压的矢量和输出到上述输出端子。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：原淳一郎，畑中忠太，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]