JPH0697170B2 - センサの駆動回路 - Google Patents
センサの駆動回路Info
- Publication number
- JPH0697170B2 JPH0697170B2 JP63162945A JP16294588A JPH0697170B2 JP H0697170 B2 JPH0697170 B2 JP H0697170B2 JP 63162945 A JP63162945 A JP 63162945A JP 16294588 A JP16294588 A JP 16294588A JP H0697170 B2 JPH0697170 B2 JP H0697170B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- constant current
- sensor
- transistors
- circuit
- magnetoresistive effect
- Prior art date
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- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は磁気式ロータリーエンコーダに使用されるセン
サの駆動回路に関する。
サの駆動回路に関する。
従来、センサの駆動回路としては磁気式ロータリーエン
コーダにおいて、第４図に示すように被検出物の変位に
応じて抵抗値が変化する４つの磁気抵抗効果素子11〜14
をブリッジ回路に組んでその出力信号を演算増幅器15で
増幅するようにしたものがある。ここに４つの磁気抵抗
効果素子11〜14は磁気式ロータリーエンコーダがロータ
の回転位置，回転速度の検出に用いられる場合にそのモ
ータのロータに交互に着磁された多数のＮ極とＳ極のパ
ターンに対向してその回転方向へ配置されてこのパター
ンによる磁界を検出する。
コーダにおいて、第４図に示すように被検出物の変位に
応じて抵抗値が変化する４つの磁気抵抗効果素子11〜14
をブリッジ回路に組んでその出力信号を演算増幅器15で
増幅するようにしたものがある。ここに４つの磁気抵抗
効果素子11〜14は磁気式ロータリーエンコーダがロータ
の回転位置，回転速度の検出に用いられる場合にそのモ
ータのロータに交互に着磁された多数のＮ極とＳ極のパ
ターンに対向してその回転方向へ配置されてこのパター
ンによる磁界を検出する。
また磁気式ロータリーエンコーダにおいて、マグネット
ロータにより与えられる回転磁界が逆相関係になるよう
に配置され且つ電気的に直列接続された２個の磁気抵抗
効果素子と、この直列接続された２個の磁気抵抗効果素
子に検出用電流を流す定電流源と、各磁気抵抗効果素子
の両端に生ずる電圧を検出するための第１段の差動増幅
器と、この第１段の差動増幅器の出力信号より磁界によ
る抵抗変化分のみの検出信号を出力する第２段の差動増
幅器とを備えたセンサの駆動回路が特開昭58−68615号
公報により知られている。
ロータにより与えられる回転磁界が逆相関係になるよう
に配置され且つ電気的に直列接続された２個の磁気抵抗
効果素子と、この直列接続された２個の磁気抵抗効果素
子に検出用電流を流す定電流源と、各磁気抵抗効果素子
の両端に生ずる電圧を検出するための第１段の差動増幅
器と、この第１段の差動増幅器の出力信号より磁界によ
る抵抗変化分のみの検出信号を出力する第２段の差動増
幅器とを備えたセンサの駆動回路が特開昭58−68615号
公報により知られている。
上述したセンサの駆動回路にあっては前者では磁気抵抗
効果素子11〜14が電圧駆動となっているので、磁気抵抗
効果素子11〜14自体の消費電力が大きい。また低消費電
力化しようとして磁気抵抗効果素子11〜14の抵抗値を高
くすると、磁気抵抗効果素子11〜14を集積回路化した場
合そのパターンが大きくなってしまう。後者では磁気抵
抗効果素子を増幅器の一部として用いていなくてその出
力が小さいので、次段の差動増幅器を非常に高性能なも
のとしなければならない。
効果素子11〜14が電圧駆動となっているので、磁気抵抗
効果素子11〜14自体の消費電力が大きい。また低消費電
力化しようとして磁気抵抗効果素子11〜14の抵抗値を高
くすると、磁気抵抗効果素子11〜14を集積回路化した場
合そのパターンが大きくなってしまう。後者では磁気抵
抗効果素子を増幅器の一部として用いていなくてその出
力が小さいので、次段の差動増幅器を非常に高性能なも
のとしなければならない。
本発明は上記欠点を除去し、低消費電力化を計ることが
できるセンサ出力の増幅器として非常に高性能なものを
使用しなくてもよいセンサの駆動回路を提供することを
目的とする。
できるセンサ出力の増幅器として非常に高性能なものを
使用しなくてもよいセンサの駆動回路を提供することを
目的とする。
本発明は交互に多数のＮ極とＳ極が着磁されたロータに
対向し、このロータの変位に応じて抵抗値が変化するセ
ンサ素子を定電流駆動するようになしたセンサの駆動回
路において、２つの定電流用トランジスタを有して構成
される定電流回路を負荷用トランジスタを介して定電流
源に接続し、上記定電流回路に流れる電流値を決める抵
抗として２個の磁気抵抗効果素子からなるセンサ素子を
上記２つの定電流用トランジスタに各々接続して上記定
電流回路の出力端より上記２個の磁気抵抗効果素子の抵
抗値の差に応じたセンサ出力を取り出すように構成した
ことを特徴とするものである。
対向し、このロータの変位に応じて抵抗値が変化するセ
ンサ素子を定電流駆動するようになしたセンサの駆動回
路において、２つの定電流用トランジスタを有して構成
される定電流回路を負荷用トランジスタを介して定電流
源に接続し、上記定電流回路に流れる電流値を決める抵
抗として２個の磁気抵抗効果素子からなるセンサ素子を
上記２つの定電流用トランジスタに各々接続して上記定
電流回路の出力端より上記２個の磁気抵抗効果素子の抵
抗値の差に応じたセンサ出力を取り出すように構成した
ことを特徴とするものである。
２個の磁気抵抗効果素子からなるセンサ素子の抵抗値が
ロータの変位に応じて変化し、定電流回路に流れる電流
値がセンサ素子の抵抗値により決まり、定電流回路の出
力端より２個の磁気抵抗効果素子の抵抗値の差に応じた
センサ出力が取り出される。
ロータの変位に応じて変化し、定電流回路に流れる電流
値がセンサ素子の抵抗値により決まり、定電流回路の出
力端より２個の磁気抵抗効果素子の抵抗値の差に応じた
センサ出力が取り出される。
第１図は本発明の一実施例を示す。
定電流回路21は２つの定電流用トランジスタ22,23及び
磁気抵抗効果素子24,25により構成され、トランジスタ2
2,23のエミッタは磁気抵抗効果素子24,25をそれぞれ介
して直流電源ＶEEに接続される。トランジスタ22,23の
ベースはトランジスタ22のコレクタと接続され、トラン
ジスタ23のコレクタより出力端子26が導出される。磁気
抵抗効果素子24,25は定電流回路21に流れる電流値を決
める抵抗として接続され、２つのトランジスタ27,28は
定電流回路21に対する負荷用トランジスタである。トラ
ンジスタ22,23のコレクタはトランジスタ27,28のコレク
タ，エミッタ間をそれぞれ介して定電流源29の一端に接
続され、定電流源29の他端が直流電源Vccに接続され
る。直流電源30,31はトランジスタ27,28のベースと接地
点との各間に接続され、オフセット調整用として用いら
れる。この実施例は磁気式ロータリーエンコーダに用い
られ、磁気抵抗効果素子24,25は磁気式ロータリーエン
コーダがモータのロータの回転位置，回転速度の検出に
用いられる場合にそのモータのロータに交互に着磁され
た多数のＮ極とＳ極のパターンに対向してその回転方向
へ配置されてこのパターンによる磁界を検出する。この
磁気抵抗効果素子24,25はロータの変位に応じて抵抗値
が変化する素子である。トランジスタ22と23、トランジ
スタ27と28、磁気抵抗効果素子24と25はそれぞれペア性
が保たれ、例えば１つの集積回路に等しいものとして形
成される。
磁気抵抗効果素子24,25により構成され、トランジスタ2
2,23のエミッタは磁気抵抗効果素子24,25をそれぞれ介
して直流電源ＶEEに接続される。トランジスタ22,23の
ベースはトランジスタ22のコレクタと接続され、トラン
ジスタ23のコレクタより出力端子26が導出される。磁気
抵抗効果素子24,25は定電流回路21に流れる電流値を決
める抵抗として接続され、２つのトランジスタ27,28は
定電流回路21に対する負荷用トランジスタである。トラ
ンジスタ22,23のコレクタはトランジスタ27,28のコレク
タ，エミッタ間をそれぞれ介して定電流源29の一端に接
続され、定電流源29の他端が直流電源Vccに接続され
る。直流電源30,31はトランジスタ27,28のベースと接地
点との各間に接続され、オフセット調整用として用いら
れる。この実施例は磁気式ロータリーエンコーダに用い
られ、磁気抵抗効果素子24,25は磁気式ロータリーエン
コーダがモータのロータの回転位置，回転速度の検出に
用いられる場合にそのモータのロータに交互に着磁され
た多数のＮ極とＳ極のパターンに対向してその回転方向
へ配置されてこのパターンによる磁界を検出する。この
磁気抵抗効果素子24,25はロータの変位に応じて抵抗値
が変化する素子である。トランジスタ22と23、トランジ
スタ27と28、磁気抵抗効果素子24と25はそれぞれペア性
が保たれ、例えば１つの集積回路に等しいものとして形
成される。
次にこの実施例の動作を説明する。なおトランジスタ2
2,23、27,28のベース電流は無視する。
2,23、27,28のベース電流は無視する。
まず、モータのロータによる磁界が磁気抵抗効果素子2
4,25に印加されない時には磁気抵抗効果素子24,25の抵
抗値ＲS1,RS2は等しいから、トランジスタ22,23のエミ
ッタ電流ＩE3,IE4が等しくなり、出力端子26の出力電圧
Voutが０となる。
4,25に印加されない時には磁気抵抗効果素子24,25の抵
抗値ＲS1,RS2は等しいから、トランジスタ22,23のエミ
ッタ電流ＩE3,IE4が等しくなり、出力端子26の出力電圧
Voutが０となる。
またモータのロータによる磁界が磁気抵抗効果素子24,2
5に印加された時にはその磁界により磁気抵抗効果素子2
4,25の抵抗値ＲS1,RS2に差が現れてＲS1＞ＲS2となる
と、トランジスタ22,23のバランスがくずれてトランジ
スタ22,23のコレクタ電流ＩC3,IC4がＩC3＜ＩC4とな
り、出力電圧Voutが変化する。ＩC3とＩC4との関係はト
ランジスタ23のベース・エミッタ間電圧をΔＶBE4とし
てＩC3・ＲS1＞ΔＶBE4を満足すれば となり、磁気抵抗効果素子24,25の抵抗値ＲS1,RS2の差
に応じて出力端子26から電流が流入する。ここで、出力
端子26は定電流回路21の出力端であるので、トランジス
タ23の出力抵抗がきくなり、出力電流が小さく変化して
も出力電圧Voutが大きく変化する。したがって磁気抵抗
効果素子24,25の抵抗変化量が小さくても出力電圧Vout
の変化は大きくなる。
5に印加された時にはその磁界により磁気抵抗効果素子2
4,25の抵抗値ＲS1,RS2に差が現れてＲS1＞ＲS2となる
と、トランジスタ22,23のバランスがくずれてトランジ
スタ22,23のコレクタ電流ＩC3,IC4がＩC3＜ＩC4とな
り、出力電圧Voutが変化する。ＩC3とＩC4との関係はト
ランジスタ23のベース・エミッタ間電圧をΔＶBE4とし
てＩC3・ＲS1＞ΔＶBE4を満足すれば となり、磁気抵抗効果素子24,25の抵抗値ＲS1,RS2の差
に応じて出力端子26から電流が流入する。ここで、出力
端子26は定電流回路21の出力端であるので、トランジス
タ23の出力抵抗がきくなり、出力電流が小さく変化して
も出力電圧Voutが大きく変化する。したがって磁気抵抗
効果素子24,25の抵抗変化量が小さくても出力電圧Vout
の変化は大きくなる。
また周囲温度が変化した場合には磁気抵抗効果素子24,2
5が同一の基板上に作られてμ単位の間隔で配置されて
いるので、周囲温度の変化に対し独立に抵抗値ＲS1,RS2
が変化するとは考えにくく、抵抗値ＲS1,RS2が同じに変
化すると考えられる。すなわち、ノミナル温度Ｔに対し
てΔＴだけ周囲温度が変化した時には磁気抵抗効果素子
24,25の抵抗値ＲS1,RS2はそれぞれ ＲS1＝ＲS1＋ΔＲ ＲS2＝ＲS2＋ΔＲ と同時に変化する。この時、トランジスタ22とトランジ
スタ23とは磁気抵抗効果素子24,25の抵抗値ＲS1,RS2が
同時に同じ変化をしているので、バランスが保たれ、出
力電圧Voutは変化しない。
5が同一の基板上に作られてμ単位の間隔で配置されて
いるので、周囲温度の変化に対し独立に抵抗値ＲS1,RS2
が変化するとは考えにくく、抵抗値ＲS1,RS2が同じに変
化すると考えられる。すなわち、ノミナル温度Ｔに対し
てΔＴだけ周囲温度が変化した時には磁気抵抗効果素子
24,25の抵抗値ＲS1,RS2はそれぞれ ＲS1＝ＲS1＋ΔＲ ＲS2＝ＲS2＋ΔＲ と同時に変化する。この時、トランジスタ22とトランジ
スタ23とは磁気抵抗効果素子24,25の抵抗値ＲS1,RS2が
同時に同じ変化をしているので、バランスが保たれ、出
力電圧Voutは変化しない。
したがって周囲温度の変化に対して出力電圧Voutは変化
しない。
しない。
この実施例では定電流回路21によって磁気抵抗効果素子
24,25に流す電流を設定できるので、低消費電力化でき
る。また能動負荷の（定電流回路21の）エミッタ抵抗と
して磁気抵抗効果素子24,25を用いたので、初段の増幅
度が高くなり、小電流で大きな出力を得ることができ
る。また磁気抵抗効果素子24,25の微小出力でも大きな
出力を得ることができるので、磁気抵抗効果素子24,25
を薄膜センサ等に形成した場合に薄膜の面積を小さくで
きてセンサを実用的な大きさまで小さくできる。磁気抵
抗効果素子24,25は、磁気式ロータリーエンコーダに用
いてモータのロータに交互に着磁された多数のＮ極とＳ
極のパターンによる磁界を検出する場合には、その着磁
パターンに合わせて小さくしなければならず、50KΩ以
上の金属薄膜センサとすると、薄膜の面積が増大してロ
ータの着磁パターンに比べて大き過ぎて実用にならな
い。したがって、磁気抵抗効果素子24,25は、例えば10K
Ω以下、好ましくは1KΩの金属薄膜センサとすると、薄
膜の面積がロータの着磁パターンに比べて小さくて実用
的になる。またこの実施例は集積回路で用いられる差動
増幅回路と接続することにより１チップの集積回路にし
やすい。
24,25に流す電流を設定できるので、低消費電力化でき
る。また能動負荷の（定電流回路21の）エミッタ抵抗と
して磁気抵抗効果素子24,25を用いたので、初段の増幅
度が高くなり、小電流で大きな出力を得ることができ
る。また磁気抵抗効果素子24,25の微小出力でも大きな
出力を得ることができるので、磁気抵抗効果素子24,25
を薄膜センサ等に形成した場合に薄膜の面積を小さくで
きてセンサを実用的な大きさまで小さくできる。磁気抵
抗効果素子24,25は、磁気式ロータリーエンコーダに用
いてモータのロータに交互に着磁された多数のＮ極とＳ
極のパターンによる磁界を検出する場合には、その着磁
パターンに合わせて小さくしなければならず、50KΩ以
上の金属薄膜センサとすると、薄膜の面積が増大してロ
ータの着磁パターンに比べて大き過ぎて実用にならな
い。したがって、磁気抵抗効果素子24,25は、例えば10K
Ω以下、好ましくは1KΩの金属薄膜センサとすると、薄
膜の面積がロータの着磁パターンに比べて小さくて実用
的になる。またこの実施例は集積回路で用いられる差動
増幅回路と接続することにより１チップの集積回路にし
やすい。
第２図は本発明の他の実施例を示す。
この実施例は上記実施例においてトランジスタ22,27の
コレクタにトランジスタ32のベースを接続すると共に、
このトランジスタ32のコレクタを直流電源Vccに接続
し、トランジスタ32のエミッタを抵抗33を介して直流電
源ＶEEに接続してトランジスタ32のエミッタと抵抗33と
の接続点をトランジスタ22,23のベースに接続するよう
にしたものである。トランジスタ22,23はトランジスタ2
2のコレクタ電圧に応じてトランジスタ32からベース電
流が供給され、磁気抵抗効果素子24,25には等しい電流
が供給される。上記実施例ではトランジスタ27のコレク
タからトランジスタ22,23にベース電流が供給されてい
るが、トランジスタ22,23,27,28のベース電流を無視で
きるとした。しかしＩC3＝ＩC4を保つためにはこの実施
例のようにした方がよい。
コレクタにトランジスタ32のベースを接続すると共に、
このトランジスタ32のコレクタを直流電源Vccに接続
し、トランジスタ32のエミッタを抵抗33を介して直流電
源ＶEEに接続してトランジスタ32のエミッタと抵抗33と
の接続点をトランジスタ22,23のベースに接続するよう
にしたものである。トランジスタ22,23はトランジスタ2
2のコレクタ電圧に応じてトランジスタ32からベース電
流が供給され、磁気抵抗効果素子24,25には等しい電流
が供給される。上記実施例ではトランジスタ27のコレク
タからトランジスタ22,23にベース電流が供給されてい
るが、トランジスタ22,23,27,28のベース電流を無視で
きるとした。しかしＩC3＝ＩC4を保つためにはこの実施
例のようにした方がよい。
第３図は本発明の他の実施例を示す。
上記実施例は出力端子26から電流が流入する電流吸い込
みタイプの例であるが、この実施例は出力端子26から電
流が流出する電流吐き出しタイプの例である。この実施
例は第１図の実施例において直硫電源Vccと直流電源Ｖ
EEを逆に接続すると共に定電流源29を逆向きに接続し、
かつトランジスタ22,23としてNPN形のものの代りにPNP
形のものを用いトランジスタ27,28としてPNP形のものの
代りにNPN形のものを用いるようにした例であり、第１
図の実施例と同様に動作する。
みタイプの例であるが、この実施例は出力端子26から電
流が流出する電流吐き出しタイプの例である。この実施
例は第１図の実施例において直硫電源Vccと直流電源Ｖ
EEを逆に接続すると共に定電流源29を逆向きに接続し、
かつトランジスタ22,23としてNPN形のものの代りにPNP
形のものを用いトランジスタ27,28としてPNP形のものの
代りにNPN形のものを用いるようにした例であり、第１
図の実施例と同様に動作する。
以上のように本発明によれば交互に多数のＮ極とＳ極が
着磁されたロータに対向し、このロータの変位に応じて
抵抗値が変化するセンサ素子を定電流駆動するようにな
したセンサの駆動回路において、２つの定電流用トラン
ジスタを有して構成される定電流回路を負荷用トランジ
スタを介して定電流源に接続し、上記定電流回路に流れ
る電流値を決める抵抗として２個の磁気抵抗効果素子か
らなるセンサ素子を上記２つの定電流用トランジスタに
各々接続して上記定電流回路の出力端より上記２個の磁
気抵抗効果素子の抵抗値の差に応じたセンサ出力を取り
出すように構成したので、低消費電力化を計ることがで
き、かつセンサ出力の増幅器として非常に高性能なもの
を使用しなくてもよくなり、さらに、センサ素子として
磁気抵抗効果素子を用いたことによりセンサ素子を小さ
くできて実用的にできて、磁気式ロータリーエンコーダ
に用いてモータのロータ着磁パターンによる磁界を検出
することを実用的に実現できる。
着磁されたロータに対向し、このロータの変位に応じて
抵抗値が変化するセンサ素子を定電流駆動するようにな
したセンサの駆動回路において、２つの定電流用トラン
ジスタを有して構成される定電流回路を負荷用トランジ
スタを介して定電流源に接続し、上記定電流回路に流れ
る電流値を決める抵抗として２個の磁気抵抗効果素子か
らなるセンサ素子を上記２つの定電流用トランジスタに
各々接続して上記定電流回路の出力端より上記２個の磁
気抵抗効果素子の抵抗値の差に応じたセンサ出力を取り
出すように構成したので、低消費電力化を計ることがで
き、かつセンサ出力の増幅器として非常に高性能なもの
を使用しなくてもよくなり、さらに、センサ素子として
磁気抵抗効果素子を用いたことによりセンサ素子を小さ
くできて実用的にできて、磁気式ロータリーエンコーダ
に用いてモータのロータ着磁パターンによる磁界を検出
することを実用的に実現できる。
第１図乃至第３図は本発明の各実施例を示す回路図、第
４図は従来のセンサの駆動回路を示す回路図である。 21……定電流回路、22,23……定電流用トランジスタ、2
4,25……磁気抵抗効果素子、26……出力端、27,28……
負荷用トランジスタ、29……定電流源。
４図は従来のセンサの駆動回路を示す回路図である。 21……定電流回路、22,23……定電流用トランジスタ、2
4,25……磁気抵抗効果素子、26……出力端、27,28……
負荷用トランジスタ、29……定電流源。
Claims (1)
- 【請求項１】交互に多数のＮ極とＳ極が着磁されたロー
タに対向し、このロータの変位に応じて抵抗値が変化す
るセンサ素子を定電流駆動するようになしたセンサの駆
動回路において、２つの定電流用トランジスタを有して
構成される定電流回路を負荷用トランジスタを介して定
電流源に接続し、上記定電流回路に流れる電流値を決め
る抵抗として２個の磁気抵抗効果素子からなるセンサ素
子を上記２つの定電流用トランジスタに各々接続して上
記定電流回路の出力端より上記２個の磁気抵抗効果素子
の抵抗値の差に応じたセンサ出力を取り出すように構成
したことを特徴とするセンサの駆動回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63162945A JPH0697170B2 (ja) | 1988-06-30 | 1988-06-30 | センサの駆動回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63162945A JPH0697170B2 (ja) | 1988-06-30 | 1988-06-30 | センサの駆動回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0212012A JPH0212012A (ja) | 1990-01-17 |
| JPH0697170B2 true JPH0697170B2 (ja) | 1994-11-30 |
Family
ID=15764244
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63162945A Expired - Lifetime JPH0697170B2 (ja) | 1988-06-30 | 1988-06-30 | センサの駆動回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0697170B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5501043B2 (ja) * | 2010-03-16 | 2014-05-21 | 株式会社ミツトヨ | 容量変化型変位計 |
| JP6407776B2 (ja) * | 2015-03-16 | 2018-10-17 | 株式会社豊田中央研究所 | センサ駆動回路 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5123353U (ja) * | 1974-08-08 | 1976-02-20 |
-
1988
- 1988-06-30 JP JP63162945A patent/JPH0697170B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0212012A (ja) | 1990-01-17 |
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