| 【発明の名称】 |
温度特性に優れた優れたＭＩセンサ |
| 【発明者】 |
【氏名】藤井 秀樹
【氏名】幸谷 吉晃
【氏名】本蔵 義信
【氏名】毛利 佳年雄
|
| 【要約】 |
【課題】磁気−インピーダンスセンサにおいて，温度特性が優れたＭＩ（磁気−インピーダンス）センサを提供する。
【解決手段】ＭＩセンサにおいて，定電流回路とピークホールド回路にＯＰ（オペアンプ）７を用いてフィードバックをかけることにより，両回路の温度特性が向上する。温度特性は温度範囲が−４０℃から８５℃において１％／Ｆ．Ｓ．以下である。さらに，ユニティーゲインバンド幅が100MHz以上の性能を有するＯＰを用いることにより，高感度なＭＩセンサが得られる。また，定電流回路においては，回路で使用される抵抗値の上限を500Ωとすることにより，高周波での信号の減衰が抑えれる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】ＭＩセンサにおいて，定電流回路およびピークホールド回路にオペアンプ（以下ＯＰと記載する）を用いてフィードバックをかけることを特徴として，温度範囲が-40℃から85℃において，1%/F.S.以下の温度特性を有するＭＩセンサ.【請求項２】請求項１において，ＯＰは，ユニティーゲインバンド幅が100MHz以上の性能を有することを特徴とするＭＩセンサ【請求項３】請求項２において，定電流回路の抵抗値は，その上限を500Ωとすることを特徴とするＭＩセンサ |
【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−インピーダンスセンサ（以下，ＭＩセンサという）に関するものである．
【０００２】
【従来技術】ホール素子やＭＲ素子と同程度の微小寸法が可能で，磁界の検出感度がホール素子やＭＲ素子の１００倍以上であり，フラックスゲートセンサと同程度のセンサとして，外部磁場によって，センサの検出体であるアモルファスワイヤのインピーダンスが大きく変化する磁気−インピーダンス（ＭＩ）効果を用いたＭＩセンサが提案されている．そのＭＩ効果は，周波数が高いほど，インピーダンスの変化が大きいために，できるだけ高周波，好ましくはパルスによる測定がが望まれる．パルスを用いてインピーダンスを測定する電子回路のブロック図を図１に示す．電子回路は，発振回路にて数nsの時間幅の鋭いパルスを発振し，そのパルス電流を定電流回路を通して，検出体であるアモルファスワイヤに供給する．この時に得られる出力のピーク値は，外部磁場に対応する．その信号をピークホールド回路で直流に変換し，増幅回路で増幅する．従来回路では，数n〜数十sの時間幅の鋭いパルスを扱うために，インピーダンス変化が大きく感度の優れたＭＩセンサを構成できたが，回路の温度補償が十分でなかった．特に定電流回路とピークホールド回路の温度補償が十分でなかった．この原因は図１０に示す定電流回路のディジタル素子１と図１２で示すピークホールド回路のSBD２（ショットキーバリアダイオード）素子の温度特性が悪いためである．このため回路全体の温度特性が悪くなっている．実際，温度特性を調査してみると，-40〜85℃の条件で50%/F.S.となるという問題があった．そのため自動車用途などには適用が困難であった．本発明は，定電流回路とピークホールド回路の温度補償をすることにより，回路全体の温度特性を向上させたＭＩセンサを提供するものである．
【０００３】
【課題を解決するための手段】ＭＩセンサにおいて，定電流回路およびピークホールド回路にオペアンプ（以下ＯＰと記載する）を用いてフィードバックをかける．そのＯＰのユニティーゲインバンド幅が100MHz以上の性能を有することが望ましい．また，定電流回路においては，回路で使用される抵抗値の上限を500Ωとすることが望ましい．
【作用】本発明は，定電流回路とピークホールド回路をＯＰを用いてフィードバックをかけることによる温度補償を行うことにした．定電流回路は図２に示すように，２個のＯＰ７および１１を使用し，ピークホールド回路は図３に示すように２個のＯＰ１２および１３を使用したフィードバック回路を用いた．定電流回路の動作について簡単に説明する．抵抗１０の電圧降下が，反転された入力電圧に等しくなるようにＯＰ７でフィードバックをかけることにより，出力電流が定電流になる．この時，同時に，アモルファスワイヤに発生する電圧を抵抗９と抵抗８で分圧して正帰還をかけるため，そこに流れる電流分だけ効率が悪くなる．そこでＯＰ１１を用いてボルテージフォロア回路を分圧回路に入れることにより，抵抗９と抵抗８に電流を流れないようにしている．実際，図４に示すように，-40〜85℃の条件で従来回路の温度特性１７は100%/F.S.に対し本発明の回路の温度特性１８は1%/F.S.と極めて改善されている．ピークホールド回路の動作について簡単に説明する．SBD１４を通ってコンデンサ１５に充電された電圧を測定する．連続的に測定するために抵抗１６を入れて放電させる．ＯＰ１２でフィードバックをかけることにより，SBD１４の温度特性の改善をはかっている．さらにＯＰ１３を用いたボルテージフォロアをつけることにより，後段の増幅回路との電気的な分離をはかる．実際，図５に示すように，-40〜85℃の条件で従来回路の温度特性１９は50%/F.S.に対し本発明の回路の温度特性２０は1%/F.S.と極めて改善されている．さらに好ましくは，ユニティーゲインバンド幅が100MHz以上の性能を有するＯＰを使う．実際，ＭＩ効果は，外部磁場によって高周波インピーダンスが変化する現象であり，低周波ではインピーダンスの変化は少ない．今回，本発明の回路は，ＯＰをも用いてフィードバックをかけているためにＯＰの周波数特性が悪いと，高周波インピーダンスを測定できない．実際，図６に示すようにＭＩ特性に及ぼすＯＰの代表的な周波数特性であるユニティーゲインバンド幅の影響を調査してみると，100MHz以下になると，極端にＭＩ特性が劣化することが分かる．従って，ＯＰのユニティーゲインバンド幅が100MHz以上であることが望ましい．さらに，定電流回路においては，信号が高周波であるために，回路の抵抗値が大きいと信号の減衰が起こる．実際，図７に示すように回路の出力に及ぼす抵抗値の影響を調査してみると，500Ω以上になると，信号が約半分になり，かつ急激に信号が減衰する．従って，定電流回路の抵抗値が500Ω以下であることが望ましい．
【実施例】以下，実施例に基づいて，本発明を詳細に説明する．図８は，本発明によるＭＩセンサの回路の一実施例である．定電流回路はパルス信号をフィードバックするためにユニティーゲイン1.3GHzのＯＰを２個用いた．また抵抗の値は高周波信号の減衰を押さえるために100Ωとした．また，ピークホールド回路は，パルス信号をフィードバックするためにユニティーゲイン1.3GHzのＯＰを２個用いた．ここで比較例として図１２に示すように従来提案されている回路を試験に供した．-40℃から85℃までの温度範囲の温度特性を調査した結果，図９に示すように，従来のＭＩセンサは，温度特性２１は50%/F.S.に対し，本発明のＭＩセンサは，温度特性２２は１%/F.S.である．
【０００４】
【発明の効果】以上述べたように，本発明によれば，温度特性が優れたＭＩセンサを提供することが出きる．
|
| 【出願人】 |
【識別番号】０００１１６６５５
【氏名又は名称】愛知製鋼株式会社
【識別番号】０００２４４３８３
【氏名又は名称】毛利 佳年雄
|
| 【出願日】 |
平成１０年７月１日（１９９８．７．１） |
| 【代理人】 |
|
| 【公開番号】 |
特開２０００−１９２３５（Ｐ２０００−１９２３５Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年１月２１日（２０００．１．２１） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−１８６６９５ |
|