JP2003519780A

JP2003519780A - 磁気抵抗信号絶縁装置

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Publication number: JP2003519780A
Application number: JP2001550599A
Authority: JP
Inventors: ゲーツ，ジェイ・アール; ワン，ホン
Original assignee: ハネウェル・インコーポレーテッド
Priority date: 1999-12-31
Filing date: 2000-12-19
Publication date: 2003-06-24
Also published as: WO2001050308A2; US6376933B1; WO2001050308A3; TW535000B; EP1242831A2

Abstract

(57)【要約】１つ以上の磁気抵抗センサを使用する信号絶縁装置回路が開示されている。第１の実施形態において、磁気抵抗センサは、入力磁場を感知するために使用される。フィードバック回路はセンサからの出力信号を感知し、磁気抵抗センサにおける入力磁場を実質的に無効にする電流を出力コイルに印加する。他の実施形態において、入力信号は第１の磁気抵抗ブリッジ・センサに供給され、オフセット入力信号が、第２の磁気抵抗ブリッジ・センサに供給される。各センサからの出力信号を比較することによって、ブリッジ・センサの感度の変化を検出することができる。続いて、センサに印加された励起電圧は、感度のいかなる変化も補償するために調整される。第１および第２の磁気抵抗ブリッジ・センサの双方の測定を効果的に行うために、単一の磁気抵抗ブリッジ・センサを使用してもよいことが考えられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】（発明の背景）本発明は、信号絶縁装置の分野、さらに詳細には、第１と第２の電気信号の間
に電気的絶縁をもたらすために磁場を使用する信号絶縁装置に関する。

【０００２】電子工学の多くの応用例は、何らかの形の信号絶縁を必要とする。これらの応
用例のいくつかは、例えば、産業用制御向け応用例、坑内用石油および地熱向け
応用例、ある種の医療用応用例、および、他の多くの応用例を含む。信号絶縁装
置は、例えば、システムの雑音などを低減するために、グランド・ループを防止
するため、直流電圧レベルに比較的大きなオフセットを有する信号を結合するた
めに使用することができる。

【０００３】信号の絶縁を提供するための１つの手法は、１つ以上の光カプラの使用を介す
る。光カプラは、電気的に絶縁された２つの回路を結合するために光を使用する
。光カプラの１つの手法は、Ｇａｍｂｕｚｚａに対する米国特許第５，９４６，
３９４号に示されている。光カプラを使用することの制限は、このようなデバイ
スのコストを増加させることがある特別なハイブリッド組み立て技術がしばしば
必要となることである。

【０００４】信号の絶縁を提供するための他の手法は、１つ以上のキャリア領域マグノメー
タ（ＣＤＭ）の使用を介する。この手法において、磁場は、電気的に絶縁された
２つの回路を結合するために使用されている。Ｍｕｌｌｅｒ他に対する米国特許
第４，８４９，６９５号およびＭｕｌｌｅｒ他に対する米国特許第４，８０１，
８８３号は、それぞれ、１つ以上のキャリア領域マグノメータ（ＣＤＭ）を使用
する信号絶縁装置を示す。ＣＤＭは、典型的に、集積回路の基板内に直接製造さ
れるｎｐｎｐまたはｐｎｐｎデバイスである。多くのＣＤＭの制限は、それらが
、しばしば、大きな占有面積を消費し、大きな電力を使用し、制限された感度を
有し、時に比較的遅いことである。

【０００５】（発明の概要）本発明は、１つ以上の磁気抵抗磁場センサを使用する信号絶縁装置を提供する
ことによって、従来技術の短所の多くを克服する。磁気抵抗磁場センサは、光カ
プラより製造をより安価にすることができ、（特に、しばしば電子回路の上方に
積み重ねることができるため）占有面積がより小さくてもよく、より小さな電力
を使用し、より高い感度を有し、ＣＤＭに基づいたセンサより速くすることがで
きる。

【０００６】本発明の第１の例示的実施形態において、入力コイル、磁気抵抗磁場センサ、
出力またはフィードバック・コイル、および、フィードバック回路を有する信号
絶縁装置が提供される。入力コイルは入力信号を受け取り、相当する入力磁場を
磁気抵抗磁場センサにおいて発生する。磁気抵抗磁場センサは入力磁場を感知し
、相当する出力信号を供給する。フィードバック回路は、磁気抵抗磁場センサか
ら出力信号を受け取り、出力コイルが入力磁場を少なくとも実質的に無効にする
磁場を発生するように、出力コイルにフィードバック信号を供給する。続いて、
入力信号に関連する絶縁された出力信号を、フィードバック信号から導出するこ
とができる。

【０００７】この構成の長所は、信号絶縁装置の転送特性が、磁気抵抗磁場センサの感度か
ら比較的独立していることである。磁気抵抗磁場センサの感度が、しばしば、例
えば、温度、電圧、または、単なる時間の経過のみ（ドリフト）を含む多くの要
因に依存することは知られている。しかし、磁気抵抗磁場センサの感度の変化が
、変換された入力および出力（フィードバック）磁場によって均等に経験される
（すなわち、共通モード）ため、信号絶縁装置は、そのような感度の変化には比
較的鈍感であり得る。したがって、例示的信号絶縁装置は、基本的センサの感度
が大幅に変化する高温環境、半導体接合を使用するデバイスが高エネルギー粒子
によって損傷を受ける高放射能環境などの比較的厳しい環境で使用できることが
検討される。

【０００８】本発明の他の例示的信号絶縁装置においては、各々が、印加磁場対出力電圧曲
線上の異なった特性点（例えば、異なった２つの入力磁場は、異なった２つの出
力信号を作成する）で動作する２つの磁気抵抗ブリッジ・センサが使用されてい
る。このような構成を使用することによって、ブリッジ・センサの感度の変化を
検出することができる。これが検出されたなら、ブリッジ・センサに印加される
励起電圧は、２つの信号の間の所定のオフセットを一定値などに維持することに
よって、感度のいかなる変化も補償するために調整することができる。

【０００９】他の例示的実施形態においては、単一の磁気抵抗ブリッジ・センサのみが、直
前の例示的実施形態の第１および第２の磁気抵抗ブリッジ・センサの双方の測定
を逐次的に行うために使用される。この実施形態において、入力信号は、入力コ
イルに供給され、結果として得られる磁場は、後に記憶される第１の出力信号を
提供するために、磁気抵抗ブリッジ・センサによって感知される。その後、バイ
アス信号（例えば、バイアス電流）は、オフセット入力信号を供給するために入
力信号に加えられる。続いて、オフセット入力信号は入力コイルに供給される。
続いて、磁気抵抗ブリッジ・センサは、結果として得られる入力磁場を感知し、
第２の出力信号を供給する。第２の出力信号は、記憶するか、代わりに、第１の
出力信号と直接比較することができる。続いて、第１の出力信号と第２の出力信
号との間の差が、一定値などの所定の値に留まるように、補償回路が、磁気抵抗
ブリッジ・センサに供給される励起電圧を更新する。

【００１０】他の例示的実施形態においては、入力信号自体または入力磁場のいずれかを変
調するために、交流電源が供給される。磁気抵抗ブリッジ・センサは、変調され
た磁場を感知し、変調された出力信号を供給する。変調された出力信号は、交流
電源によって供給された高周波数変調成分をフィルタリングし、入力信号によっ
て供給された低周波数成分を残すフィルタに供給される。

【００１１】補償を提供するために、ピーク／ピーク検出器５２４は、磁気抵抗ブリッジ・
センサの変調された出力信号のピーク／ピーク電圧を検出する。ピーク／ピーク
電圧は、所定の参照値に比較され、ブリッジ励起電圧は、ピーク／ピーク電圧が
所定の参照電圧５２６と等しくなるまで調整される。

【００１２】本発明の他の目的および本発明の付随する長所の多くは、全体を通じて同じ参
照番号が同じ部分を指定する添付の図面に関連して検討された時に、以下の詳細
な説明を参照してより良く理解されれば、直ちに認識される。

【００１３】（好ましい実施形態の詳細な説明）図１は、本発明の第１の例示的信号絶縁装置のブロック・ダイヤグラムである
。信号絶縁装置は一般に１０で示され、入力信号ソース１２、入力コイル１４、
磁気抵抗磁場センサ１６、出力またはフィードバック・コイル１８、および、フ
ィードバック制御器２０を含む。入力信号ソース１２は、入力磁場を発生する入
力コイル１４に入力信号を送る。入力コイルは、磁気抵抗磁場センサ１６に隣接
して設置される。磁気抵抗磁場センサ１６は入力磁場を感知し、フィードバック
制御器２０に出力信号２２を供給する。

【００１４】フィードバック制御器２０は磁気抵抗磁場センサ１６から出力信号２２を受け
取り、出力コイル１８にフィードバック信号を供給する。フィードバック信号は
、好ましくは、出力コイル１８に、磁気抵抗磁場センサ１６において入力磁場を
少なくとも実質的に無効にする出力磁場を発生させる。したがって、フィードバ
ック制御器２０は、磁気抵抗磁場センサ１６によって供給された出力信号２２を
ゼロまたはゼロ付近に保つために尽力する。絶縁された出力信号２４は、フィー
ドバック信号から導出される。

【００１５】入力磁場を無効にするために出力コイル１８を使用することの長所は、信号絶
縁装置１０の転送特性が、磁気抵抗磁場センサ１６の感度から比較的独立させる
ことができることである。上記に示したように、磁気抵抗磁場センサ１６の感度
が、例えば、温度の変化、電圧の変化、または、単なる時間の経過のみ（経時変
化）を含む多くの要因に依存することがあることが知られている。しかし、本発
明によれば、磁気抵抗磁場センサ１６の感度の変化が、入力磁場および出力磁場
によって均等に経験される（すなわち、共通のモード）ため、信号絶縁装置１０
は、このような感度変化には比較的鈍感であり得る。したがって、信号絶縁装置
１０は、高温環境、高放射能環境などの比較的厳しい環境において使用すること
ができる。

【００１６】図２は、本発明の他の例示的信号絶縁装置の模式図である。信号絶縁装置は一
般に３８で示され、入力信号ソース３０、入力コイル３２、ハーフ・ブリッジ磁
気抵抗磁場センサ、出力またはフィードバック・コイル５２、および、フィード
バック制御回路を含む。入力信号ソース３０は、入力磁場を発生する入力コイル
３２に入力信号を送る。

【００１７】ハーフ・ブリッジ磁気抵抗磁場センサは、第１の抵抗性素子３４および第２の
抵抗性素子３６を含む。示す実施形態において、第２の抵抗性素子３４のみが、
ボックス３８によって示す磁気抵抗素子である。磁気抵抗素子は、ＡＭＲ、ＧＭ
Ｒ、ＣＭＲなどの材料または構造を有する磁気抵抗センサを含む任意のタイプの
磁気抵抗センサから構成することができる。第１の抵抗性素子３４および第２の
抵抗性素子３６は、電源または励起電圧４０とアース４２との間に直列に接続さ
れる。ハーフ・ブリッジ磁気抵抗磁場センサのセンサ出力信号は、第１の抵抗性
素子３４と第２の抵抗性素子３６との間の接続点４４から取り出される。したが
って、この実施形態においては、第１の抵抗性素子３４および第２の抵抗性素子
３６は、電圧分割器として機能する。

【００１８】作動アンプ４６は、センサ出力信号４４に結合される１つの入力、および、直
流電源４８によって供給される参照電圧に結合される他の入力を有する。好まし
くは、参照電圧は、磁気抵抗素子３６に磁場が印加されていない時の、センサ出
力４４の期待される電圧に設定される。作動アンプ４６も、好ましくは、バイア
ス電圧を受け入れるために、バイアス入力ターミナル５０を有する。作動アンプ
４６は、好ましくは、センサ出力４４が、直流電源４８によって供給される参照
電圧と等しい時に、バイアス電圧と等しくなる出力電圧をノード７０上に供給す
る。

【００１９】磁気抵抗素子３６の抵抗は、入力磁場に応じて変化する。この抵抗変化は、セ
ンサ出力信号４４も変化させる。センサ出力信号４４が、直流電源４８によって
供給される参照電圧から逸脱すると、作動アンプ４６は、出力電圧ノード７０に
さらに大きな電流を供給し始める。

【００２０】出力電圧ノード７０は、抵抗５４を介して出力もしくはフィードバック・コイ
ル５２の第１の端部に接続される。出力もしくはフィードバック・コイル５２の
他の端部は、磁気抵抗素子３６に入力磁場が印加されていない時に作動アンプ４
６によって印加される電圧と、好ましくは同じ電圧である定電圧電源に接続され
る。この構成において、磁気抵抗素子３６に入力磁場が印加されていない時は、
出力５２または抵抗５４を介して電流は流れない。このように、センサの絶縁さ
れた出力電圧は、抵抗５４から取り出された時、同じくゼロである。定電圧電源
は、示すように１つの入力が直流電源５８に接続され、他の入力が作動アンプ出
力に結合されている作動アンプ５６によって供給することができる。

【００２１】入力磁場が磁気抵抗素子３６に印加された時、作動アンプ４６は、出力コイル
５２および抵抗５４を介して電流を送り出すか、または、受け入れるのいずれか
を行い始める。この電流は、出力コイル５２に、磁気抵抗素子３６に隣接した出
力磁場を発生させる。作動アンプ４６は、入力コイル３２によって発生された入
力磁場の全てを出力コイル５２に実質的に打ち消させるために十分な電流を、好
ましくは、送りだし、または、受け入れる。作動アンプ４６によって送り出され
る、または、受け入れられる電流の大きさは、抵抗５４で測定することができ、
絶縁出力信号８０として供給される。

【００２２】この構成の長所は、信号絶縁装置３８の転送特性が、磁気抵抗磁場センサの感
度から比較的独立にできることである。磁気抵抗磁場センサの感度は、例えば、
温度変化、電圧変化、または、単なる時間の経過のみ（経時変化）を含む多くの
要因に依存することがあることが知られている。しかし、磁気抵抗磁場センサの
感度の変化が、変換された入力および出力磁場によって等しく経験される（すな
わち、共通モード）ため、信号絶縁装置３８は、そのような感度変化には比較的
鈍感であり得る。したがって、例示的信号絶縁装置は、センサ素子の感度が大幅
に変化することがある高温環境、半導体に基づいたデバイスが高エネルギー粒子
によって損傷を受けることがある高放射能環境などの比較的厳しい環境において
使用することができると考えられる。

【００２３】図３は、本発明のさらに他の例示的実施形態の模式図である。この実施形態は
、図２のハーフ・ブリッジの実施形態に類似するが、フル・ブリッジ磁気抵抗磁
場センサを含む。磁気抵抗磁場センサは、第１の抵抗性素子１００、第２の抵抗
性素子１０２、第３の抵抗性素子１０４、および、第４の抵抗性素子１０６を含
む。示す実施形態において、第２の抵抗性素子１０２および第３の抵抗性素子１
０４のみが、それぞれボックス１０８および１１０によって示すように、磁気抵
抗素子である。磁気抵抗素子は、例えば、ＡＭＲ、ＧＭＲ、ＣＭＲなどを含む任
意のタイプの磁気抵抗材料または構造から形成することができる。

【００２４】第１の抵抗性素子１００および第２の抵抗性素子１０２は、電源もしくは励起
電圧１１２とアース１１４との間に直列に接続される。同様に、第３の抵抗性素
子１０６および第４の抵抗性素子１０８は、励起電圧１１２とアース１１４との
間に直列に接続される。フル・ブリッジ磁気抵抗磁場センサのセンサ出力信号は
、好ましくは、示すように、接続点１１６と１１８との間で取り出される。

【００２５】作動アンプ１２０は、接続点１１６と１１８との間の差分信号を比較するため
に設けられる。作動アンプ１２０は、同様に、好ましくは、バイアス電圧を受け
入れるためにバイアス入力ターミナル１２２も有する。バイアス電圧は、作動ア
ンプ１２０に、接続点１１６および１１８の電圧が等しい（すなわち、入力磁場
がない）時にバイアス電圧に等しい出力電圧をノード１２３に供給させる。

【００２６】磁気抵抗素子１０２および１０４の抵抗は、入力磁場に応じて変化する。好ま
しくは、磁気抵抗素子１０２および１０４は、入力磁場に応じて同じ方向に変化
する。この抵抗変化は、接続点１１６と１１８との間の差分センサ出力信号を変
化させる。図３のフル・ブリッジ構成は、図２のハーフ・ブリッジ構成の信号レ
ベルのほぼ２倍を供給する。

【００２７】接続点１１６と１１８との間の差分センサ出力信号が増加すると、作動アンプ
１２０は、出力電圧ノード１２３にさらに大きな電流を供給し始める。出力電圧
ノード１２３は、抵抗１２４を介して、出力もしくはフィードバック・コイル１
３０の第１の端部に接続される。出力もしくはフィードバック・コイル１３０の
他の端部は、磁気抵抗素子１０２および１０４に入力磁場が印加されていない時
に作動アンプ１２０によって送られる電圧と、好ましくは同じ電圧である定電圧
電源に接続される。このように、磁気抵抗素子１０２および１０４に入力磁場が
印加されていない時は、出力コイル１３０または抵抗１２４を介して電流は流れ
ない。したがって、センサの絶縁された出力電圧は、抵抗１２４で取り出された
時、同じくゼロである。定電圧電源は、示すように１つの入力が直流電源１２８
に接続され、他の入力が作動アンプ出力に結合されている作動アンプ１２６によ
って供給することができる。

【００２８】入力磁場が磁気抵抗素子１０２および１０４に印加された時、作動アンプ１２
０は、出力コイル１３０および抵抗１２４を介して電流を送り出すか、または、
受け入れるかのいずれかを行い始める。作動アンプ１２０は、入力コイルによっ
て発生された入力磁場の全てを出力コイル１３０に実質的に打ち消させるために
十分な電流を、好ましくは、送りだし、または、受け入れる。作動アンプ１２０
によって送り出される、または、受け入れられる電流の大きさは抵抗１２４で測
定することができ、好ましくは、絶縁された出力信号１３２に相当する。

【００２９】図４は、本発明の他の例示的実施形態の模式図である。この実施形態は、図３
に示す実施形態と類似するが、２つだけでなく４つの磁気抵抗素子を含む。磁気
抵抗磁場センサは、第１の磁気抵抗素子１４０、第２の磁気抵抗素子１４２、第
３の磁気抵抗素子１４４、および、第４の磁気抵抗素子１４６を含む。示す実施
形態において、第１の磁気抵抗素子１４０および第４の磁気抵抗素子１４６の抵
抗は、それぞれ太線ボックス１４８および１５０によって示すように、入力磁場
に応じて１つの向きに変化する。第２の磁気抵抗素子１４２および第３の磁気抵
抗素子１４４の抵抗は、それぞれ細線ボックス１５２および１５４によって示す
ように、入力磁場に応じて逆向きに変化する。磁気抵抗磁場センサのセンサ出力
信号は、再び、示すように、接続点１６０と１６２の間で取り出される。この構
成は、図３のフル・ブリッジ構成より大きな信号レベルを供給する。

【００３０】図２に示し、これを参照して説明されるように、入力信号ソース１８２は、磁
気抵抗素子において入力磁場を発生する入力コイル１８０に入力信号を供給する
。入力コイル１８０は、第１の端部１９３および第２の端部１９２を有する。同
様に、出力もしくはフィードバック・コイル１９０は、作動アンプ２００によっ
て制御される。出力もしくはフィードバック・コイル１９０も、同じく、第１の
端部１９４および第２の端部１９６を有する。

【００３１】図５は、入力コイル１８０および出力コイル１９０についての例示的レイアウ
トを示す図４の例示的実施形態のダイヤグラムである。好ましくは、入力コイル
１８０は、センサ・ブリッジの磁気抵抗素子１４０、１４２、１４４、および、
１４６の第１の表面に沿って設けられ、第１の誘電体もしくは絶縁層によってこ
れから分離される。例示的実施形態において、入力コイル１８０は、磁気抵抗素
子１４０、１４２、１４４、および、１４６の頂部を覆って設けられる。入力コ
イル１８０をコイルの構成で示す一方、入力コイル１８０がぐるぐる巻きのスト
リップ構成を含むいかなる数の構成にも設けられることが熟慮される。

【００３２】出力コイル１９０は、好ましくは、同じ磁気抵抗素子の第２の向い合う表面に
沿って設けられ、第２の誘電体もしくは絶縁層によって、これから分離される。
例示的実施形態において、出力コイル１９０は、磁気抵抗素子１４０、１４２、
１４４、および、１４６の直下に設けられ、一般に点線１９０によって示す。出
力コイル１９０は、点１９４および１９６でアクセスされる。入力コイル１８０
および出力コイル１９０は、好ましくは、入力および出力コイルに適切な電流を
印加することによって、磁気抵抗素子１４０、１４２、１４４、および、１４６
における磁場を効果的に打ち消すことができるように、同じ構造を有する。

【００３３】入力コイル１８０および出力コイル１９０は、磁気抵抗素子１４０、１４２、
１４４、および、１４６の向い合う側面上に示される一方、必要であれば、双方
のコイルが磁気抵抗素子１４０、１４２、１４４、および、１４６の同じ側面上
にあってもよいことが熟慮される。入力コイル１８０および出力コイル１９０に
供給される電流の方向は、これに従って調整できる。

【００３４】図６は、直線６−６に沿って取られた、図５に示す実施形態の部分的断面図で
ある。入力コイル１８０は、磁気抵抗素子１４４の上方に示され、誘電体もしく
は絶縁層２１０によって、これから分離される。出力コイルは磁気抵抗素子１４
４の下方に示され、誘電体もしくは絶縁層２１２によって、これから分離される
。左から右に通過する入力コイル１８０の電流が示され、左から右に通過する出
力コイル１９０の電流が示される。入力コイル１８０の電流は、磁気抵抗素子１
４４においてページの向こう側に延びる磁場を発生し、出力コイル１９０の電流
は、磁気抵抗素子１４４においてページの手前側に伸びる磁場を発生する。した
がって、出力コイル１９０に適切な電流を供給することによって、磁気抵抗素子
１４４における入力磁場は、効果的に打ち消すことができる。

【００３５】誘電体もしくは絶縁層２１０および２１２の厚さが、コイルの各々における異
なった予測される電位を許容するために選択することができることが熟慮される
。例えば、入力コイル１８０は何百あるいは何千ボルトもを搬送することを期待
できる一方、出力コイル１９０は数十ボルト以下を搬送することを期待できるの
みである。この実施例において、第１の絶縁層２１０の厚さは、センサの破壊お
よび／または損傷を防止するために、第２の絶縁層２１２に比較して厚くするこ
とができる。同様に、コイル定数は、入力および出力コイルを形成する時に、異
なった数の金属トレースを使用することによって制御することができる。異なっ
たコイル定数は、異なった変換特性を提供することができる。

【００３６】図７は直線７−７に沿って取られた、図５に示す実施形態の部分的断面図であ
る。入力コイル１８０は磁気抵抗素子１４４の上方に示され、誘電体もしくは絶
縁層２１０によってこれから分離されている。出力コイル１９０は磁気抵抗素子
１４４の下方に示され、誘電体もしくは絶縁層２１２によってこれから分離され
ている。入力コイル１８０のいくつかの巻き線は１８０ａ、１８０ｂ、および、
１８０ｃで示し、出力コイル１９０のいくつかの巻き線は１９０ａ、１９０ｂ、
および、１９０ｃで示す。入力コイルの巻き線１８０ａ、１８０ｂ、および、１
８０ｃおよび出力コイルの巻き線１９０ａ、１９０ｂ、および、１９０ｃ内の電
流は、ページの手前に出てくると仮定する。入力コイルの巻き線１８０ａ、１８
０ｂ、および、１８０ｃ内の電流は、磁気抵抗素子１４４において２２０で示す
右に延びる磁場を発生する。逆に、出力コイルの巻き線１９０ａ、１９０ｂ、お
よび、１９０ｃは、磁気抵抗素子１４４において２２２で示す左に延びる磁場を
発生する。したがって、出力コイルの巻き線１９０ａ、１９０ｂ、および、１９
０ｃに適切な電流を供給することによって、磁気抵抗素子１４４における入力磁
場は効果的に打ち消すことができる。

【００３７】図８は、フル・ブリッジ磁気抵抗磁場センサを含む本発明のさらに他の例示的
実施形態の模式図である。この実施形態は図４に類似するが、出力コイルの１つ
の端部はアースに結合される。

【００３８】作動アンプ２２０は、示すように、接続点２２２と２２４との間でセンサ・ブ
リッジによって供給された差分信号を比較するために設けられる。この実施形態
において、作動アンプ２２０は、好ましくは、接続点２２２および２２４の電圧
が等しい（すなわち、入力磁場がない）時にアースになっているノード２２６に
出力電圧を供給する。

【００３９】強まる磁場のために、接続点２２２と２２４との間の差分センサ出力信号が増
大すると、作動アンプ２２０は、出力電圧ノード２２６にさらに多くの電流を供
給し始める。出力電圧ノード２２６は、抵抗２３０を介して出力もしくはフィー
ドバック・コイル２２８の第１の端部に接続される。出力もしくはフィードバッ
ク・コイル２２８の他の端部は、入力磁場が印加されていない時に作動アンプ２
２０によって供給される電圧と、好ましくは同じ電圧であるアースに接続される
。このように、入力磁場が印加されない時は、出力コイル２２８または抵抗２３
０を介して電流は流れない。したがって、センサの絶縁された出力電圧は、抵抗
２３０で取り出された時にも、同じくゼロである。

【００４０】入力磁場が磁気抵抗素子２３２、２３４、２３６、および、２３８に印加され
た時、作動アンプ２２０は、出力コイル２２８および抵抗２３０を介して電流を
送り出し、または、受け入れるのいずれかを始める。好ましくは、作動アンプ２
２０は、出力コイル２２８に、入力コイル２４０によって発生された入力磁場の
全てを実質的に打ち消させるために十分な電流を送り出すか、または、受け入れ
る。作動アンプ２２０によって送り出されるか、または、受け入れられる電流の
大きさは抵抗２３０で測定することができ、絶縁された出力信号２４２として供
給される。

【００４１】図９は、本発明の他の例示的実施形態の模式図である。この実施形態は、各々
が、印加磁場対出力電圧曲線上の異なった特性点で動作する２つの磁気抵抗磁場
センサを含む。好ましい実施形態において、２つの磁気抵抗磁場センサ３０８お
よび３１０は同一の構造を有する。磁気抵抗磁場センサを印加磁場対出力電圧曲
線上の異なった特性点で動作させることによって、ブリッジ・センサの感度変化
が検出できる。検出されたなら、ブリッジ・センサ３０８および３１０に印加さ
れる励起電圧は、感度の変化を補償するために調整できる。したがって、例示的
信号絶縁装置は、ブリッジ・センサ３０８および３１０の感度の共通モード変化
には比較的鈍感であり得、そのため、高温環境、高放射能環境などの比較的厳し
い環境において使用することができる。入力磁場を打ち消すか、または、無効に
するための出力磁場が発生されないため、この実施形態は、同じく、図１〜８に
示す実施形態より少ない電力を必要とすると考えられる。

【００４２】例示的信号絶縁装置は一般に２９８で示され、入力信号ソース３０２、入力コ
イル３０４、第１の磁気抵抗ブリッジ・センサ３０８、第２の磁気抵抗ブリッジ
・センサ３１０、および、補償回路３１２を含むことができる。入力コイル３０
４は、好ましくは、第１の部分３２０および第２の部分３２２を含む２つの部分
に分割される。入力コイル３０４の第１の部分３２０は、第１の磁気抵抗ブリッ
ジ・センサ３０８に隣接して延び、入力コイル３０４の第２の部分３２２は、第
２の磁気抵抗ブリッジ・センサ３１０に隣接して延びる。入力コイル３０４の第
１の部分３２０は、入力信号ソース３０２から入力信号を受け取り、第１の磁気
抵抗ブリッジ・センサ３０８に隣接して第１の入力磁場を発生させる。入力コイ
ル３０４の第２の部分３２２は、示すように、オフセット信号３３０を入力信号
に加えることによって好ましくは発生されるオフセット入力信号を受け取る。そ
のため、入力コイル３０４の第２の部分３２２は、第２の磁気抵抗ブリッジ・セ
ンサ３１０に隣接する第１の入力磁場からオフセットした第２の入力磁場を発生
させる。

【００４３】第１および第２の磁気抵抗ブリッジ・センサ３０８および３１０に異なった磁
場が印加されたため、第１の磁気抵抗ブリッジ・センサ３０８はグラフ３２５に
示す印加磁場対出力電圧曲線上の第１の点３２３で動作し、第２の磁気抵抗ブリ
ッジ・センサ３１０は、グラフ３２９に示す印加磁場対出力電圧曲線上の第２の
点３２７で動作する。

【００４４】補償回路３１２は、好ましくは、第１および第２の磁気抵抗ブリッジ・センサ
３０８および３１０の出力ターミナルに結合される。補償回路３１２は、好まし
くは、補償された励起電圧を、それぞれ第１および第２の磁気抵抗ブリッジ・セ
ンサ３０８および３１０の励起電圧ターミナル３１８および３１９に供給する。
補償された励起電圧は、第１および第２の磁気抵抗ブリッジ・センサ３０８と３
１０の出力電圧間の差に応じる。好ましい実施形態において、補償回路３１２は
、第１の磁気抵抗ブリッジ・センサ３０８の出力電圧と第２の磁気抵抗ブリッジ
・センサ３１０の出力電圧との間の差が一定値に留まるように、第１および第２
の磁気抵抗ブリッジ・センサ３０８および３１０に供給される補償された励起電
圧を調整する。

【００４５】例示的実施形態において、補償回路３１２は、第１の作動アンプ３１４および
第２の作動アンプ３１６を含む。第１の作動アンプ３１４は、第１および第２の
磁気抵抗ブリッジ・センサ３０８および３１０から出力電圧信号を受け取り、出
力電圧の差に関連した比較電圧（Ｖｃｏｍｐ）を供給する。第２の作動アンプ３
１６は、Ｖｃｏｍｐ電圧を所定の参照電圧３２６と比較する。所定の参照電圧３
２６は、好ましくは、例えば、入力磁場が印加されていない時、所定の温度で、
および、特定のブリッジ励起電圧と、などの所定の条件のセットのもとで予測さ
れるＶｃｏｍｐに設定される。第２の作動アンプ３１６も、好ましくは、バイア
ス電圧３３０でバイアスされ、これは、第２の作動アンプ３１６に、所定の参照
電圧３２６を決定する時に使用された所定のブリッジ励起電圧に相当するブリッ
ジ励起電圧を第１および第２の磁気抵抗ブリッジ・センサ３０８および３１０に
供給させる。

【００４６】磁気抵抗ブリッジ・センサ３０８および３１０の感度は、例えば、温度の変化
、電圧の変化、または、単なる時間の経過のみ（経時変化）を含むいくつかの素
子に依存する。典型的な磁気抵抗ブリッジ・センサについて、出力電圧は、Ｖ_out＝Ｖ_ex×Ｓ×Ａ×Ｉ_F （１）によって入力磁場または印加磁場に関係付けられ、ここで、Ｖ_exはセンサ・ブリッジに印加された電圧であり、Ｓはブリッジの感度であり、Ａ×Ｉ_Fは、コイルの断面積およびコイルとセンサの間隔に応じた比例定数Ａ、
および、コイルの電流であるＩ_Fとして表された入力磁場または印加磁場である
。分かるように、磁気抵抗ブリッジ・センサの感度は、特定の入力磁場または印
加磁場に対して発生された出力電圧に直接影響を及ぼすことができる。同様に、
参照電圧Ｖ_exも、特定の入力磁場または印加磁場に対して発生された出力電圧に
直接影響を及ぼすことができる。したがって、本発明は、ブリッジ・センサに印
加される励起電圧の相当する、または、逆の変化を供給することによって、ブリ
ッジ・センサ３０８および３１０の感度のいかなる変化も最小に抑えるかまたは
、打ち消すことを考える。

【００４７】特に図９を参照すると第１および第２の磁気抵抗ブリッジ・センサ３０８およ
び３１０の感度の変化は、第１および第２の磁気抵抗ブリッジ・センサ３０８と
３１０との出力電圧の差に変化を起こす。これに応じて、第１の作動アンプ３１
４は、第２の作動アンプ３１６に供給されるＶｃｏｍｐ電圧に変化を発生させる
ことができる。続いて、第２の作動アンプ３１６は、Ｖｃｏｍｐ電圧を所定の参
照電圧３２６と比較し、それぞれ第１および第２の磁気抵抗ブリッジ・センサ３
０８および３１０の励起電圧ターミナル３１８および３１９に印加されるブリッ
ジ励起電圧を調整する。第２の作動アンプ３１６は、好ましくは、第１の磁気抵
抗ブリッジ・センサ３０８の出力電圧と第２の磁気抵抗ブリッジ・センサ３１０
の出力電圧との間の差が一定値に、すなわち、第１の作動アンプ３１４の出力（
Ｖｃｏｍｐ）を所定のバイアス電圧３３０に実質的に等しく留まらせる値に留ま
るように、ブリッジ励起電圧を調整する。この観点から、図９の例示的信号絶縁
装置は、第１および第２の磁気抵抗ブリッジ・センサ３０８および３１０の感度
の変化に比較的鈍感である出力信号３６０を発生することができる。

【００４８】図１０は、図９の第１および第２の磁気抵抗ブリッジ・センサ３０８および３
１０において第１および第２の入力磁場を発生するための代案となる実施形態の
模式図である。この実施形態において、入力コイル３８４は、第１の部分３８６
および第２の部分３８８を含む２つの部分に分割される。第１の部分３８６は第
１の磁気抵抗ブリッジ・センサ３０８に隣接して延び、第２の部分３８８は第２
の磁気抵抗ブリッジ・センサ３１０に隣接して延びる。抵抗３９０は、第１の部
分３８６に直列に設置されるが、第２の部分３８８とは直列でない。

【００４９】第１の部分３８６および第２の部分３８８は、それぞれ、入力信号ソース３８
０から同じ入力信号を受け取る。しかし、第１の部分３８６が直列の抵抗３９０
を有するため、第１の部分３８６を介した電流は第２の部分を介した電流に比較
して減少される。そのため、第１の部分３８６は、第１の磁気抵抗ブリッジ・セ
ンサ３０８に隣接した第１の入力磁場を発生し（図９を参照）、第２の部分３８
８は、第２の磁気抵抗ブリッジ・センサ３１０に隣接した第２の入力磁場を発生
する。

【００５０】２つの磁気抵抗ブリッジ・センサを設けるよりも、むしろ、単一の磁気抵抗ブ
リッジ・センサが双方の測定を行うために使用できることが考えられる。１つの
そのような信号絶縁装置を図１１に示す。例示的実施形態において、測定される
べき入力信号ソース４００は入力信号を供給し、信号加算器４０２は、オフセッ
ト入力信号を供給するために、入力信号にオフセット信号を加える。入力信号お
よびオフセット入力信号は、好ましくは、多重化器４０６などを介して入力コイ
ル４０４に連続して供給される。多重化器４０６は、好ましくは、制御器４０８
によって制御される。

【００５１】第１のサイクルの間、入力信号は、先ず、多重化器４０６を適切に制御するこ
とによって、入力コイル４０４に供給される。入力信号は、入力コイル４０４に
、磁気抵抗ブリッジ・センサ４１２において入力磁場を発生させる。磁気抵抗ブ
リッジ・センサ４１２は入力磁場を感知し、その後レジスタ４１４に記憶される
第１の出力信号を供給する。第１の出力信号が典型的なアナログ信号であるため
、第１の出力信号は、先ず、レジスタ４１４に記憶される前に、アナログ／デジ
タル変換器４１６に供給してもよい。

【００５２】第２のサイクルの間、オフセット入力信号は、多重化器４０６を適切に制御す
ることによって、入力コイル４０４に供給され得る。オフセット入力信号は、入
力コイル４０４に、磁気抵抗ブリッジ・センサ４１２においてオフセット入力磁
場を発生させる。オフセット入力信号が入力信号とは異なるため、磁気抵抗ブリ
ッジ・センサ４１２は、ここで、入力信号が供給された時より、印加磁場対出力
電圧曲線上の異なった特性点で動作する。

【００５３】磁気抵抗ブリッジ・センサ４１２はオフセット入力磁場を感知し、第２の出力
信号を供給する。第２の出力信号は、アナログ／デジタル変換器４１６を介して
レジスタ４２０に記憶することができるか、または、代案として、比較ブロック
４２２によって第１の出力信号に直接比較してもよい。いずれの場合でも、比較
ブロック４２２は、示すように、デジタル／アナログ変換器４２６を介して作動
アンプ４２４に比較電圧（Ｖｃｏｍｐ）をを供給する。作動アンプ４２４は、Ｖ
ｃｏｍｐ電圧を所定の参照電圧４３０に比較し、磁気抵抗ブリッジ・センサ４１
２の励起電圧ターミナル４２８に印加されるブリッジ励起電圧を調整する。作動
アンプ４２４は、好ましくは、第１のサイクルの間の感知された出力電圧と第２
のサイクルの間の感知された出力電圧との間の差が一定値に、すなわち、比較ブ
ロック４２２の出力（Ｖｃｏｍｐ）を所定のバイアス電圧４３０に実質的に等し
く留まらせる値に留まるように、ブリッジ励起電圧を調整する。もちろん、入力
信号およびオフセット入力信号をいかなる順序においても入力コイルに供給して
もよいことが考えられる。例えば、最初にオフセット入力信号が、続いて入力信
号が入力コイル４０４に供給されてもよい。

【００５４】図１２は、本発明の他の例示的実施形態の模式的ダイヤグラムである。この例
示的実施形態において、入力信号ソース５００は測定されるべき入力信号を供給
し、交流電源５０６は、入力信号を変調するために、固定された振幅を有する交
流電流信号を供給する。交流電流信号の周波数は、好ましくは、入力信号の周波
数の予測される範囲より高い。１つの実施形態において、変調された入力信号は
入力コイル５０８に供給される。

【００５５】変調された入力信号は、入力コイル５０８に、磁気抵抗ブリッジ・センサ５１
２において変調された磁場を発生させる。磁気抵抗ブリッジ・センサ５１２は、
変調された磁場を感知し、変調された差分出力信号を供給する。変調された差分
出力信号は、交流電源５０６によって供給される高周波数成分をフィルタリング
する差分フィルタ５１８に供給される。したがって、入力信号ソース５００によ
って供給される低周波数成分のみが、アンプ５１６の入力に供給される。アンプ
５１６は、低周波数成分を増幅し、出力信号Ｖ_out５２０を供給する。

【００５６】補償を提供するために、変調された差分出力信号は、アンプ５２２に供給され
る。アンプ５２２は変調された差分出力信号を増幅し、結果として得られる信号
をピーク／ピーク検出器５２４に供給する。ピーク／ピーク検出器５２４は、結
果として得られる変調された差分出力信号のピーク／ピーク電圧を検出し、ピー
ク／ピーク電圧を所定の参照値５２６に比較する。続いて、ピーク／ピーク検出
器５２８は、結果として得られる変調された差分出力信号のピーク／ピーク電圧
が所定の参照電圧５２６と等しくなるまで、磁気抵抗ブリッジ・センサ５１２の
ターミナル５２８のブリッジ励起電圧を調整する。このため、ブリッジ励起電圧
は、好ましくは、磁気抵抗ブリッジ・センサ５１２の感度の変化を補償するため
に、一定して調整される。

【００５７】入力信号を電気的に変調し、変調された入力信号を入力コイル５０８に供給す
ることより、入力信号が磁気的に変調されることが考えられる。すなわち、交流
電源５０６は、交流電流信号を（図示しない）異なった入力コイルに供給しても
よい。したがって、入力信号によって発生された磁場および交流電流信号は、累
積的な磁場を感知する磁気抵抗ブリッジ・センサ５１２において一緒に加算して
もよい。回路の残りの部分は、上記に説明したものと同様に動作する。

【００５８】これで、本発明の好ましい実施形態を説明したが、当業者は、本明細書に見出
される教示が、添付の特許請求の範囲の範囲内のさらに他の実施形態にも適用で
きることをすぐに理解する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の例示的実施形態のブロック・ダイヤグラムである。

【図２】ハーフ・ブリッジ磁気抵抗磁場センサを含む本発明の他の例示的実施形態の模
式図である。

【図３】２つの磁気抵抗素子を有するフル・ブリッジ磁気抵抗磁場センサを含む本発明
のさらに他の例示的実施形態の模式図である。

【図４】４つの磁気抵抗素子を有するフル・ブリッジ磁気抵抗磁場センサを含む本発明
の他の例示的実施形態の模式図である。

【図５】入力および出力コイルのための例示的レイアウトを示す図４の例示的実施形態
のダイヤグラムである。

【図６】直線６−６に沿って取られた、図５に示す実施形態の部分的断面図である。

【図７】直線７−７に沿って取られた、図５に示す実施形態の部分的断面図である。

【図８】フル・ブリッジ磁気抵抗磁場センサを含む本発明のさらに他の例示的実施形態
の模式図である。

【図９】各々が、印加磁場対出力電圧曲線上の異なった特性点で動作する２つの磁気抵
抗ブリッジ・センサを含む本発明の他の例示的実施形態の模式図である。

【図１０】図９の第１および第２の磁気抵抗ブリッジ・センサにおいて第１および第２の
入力磁場を発生するための代案となる実施形態の模式図である。

【図１１】図９の第１および第２の磁気抵抗ブリッジ・センサ双方の測定を行うために使
用される単一の磁気抵抗ブリッジ・センサであることを除いて、図９に示す実施
形態と類似の例示的実施形態の模式図である。

【図１２】本発明の他の例示的実施形態の模式的ダイヤグラムである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】出力信号から入力信号を絶縁するための絶縁装置であって、前記入力信号を受け取るため、および、前記入力信号に関連する入力磁場を発
生するための入力コイルと、前記入力磁場を感知するため、および、前記入力磁場に関連するセンサ出力信
号を供給するための磁気抵抗磁場センサ手段と、出力コイルと、前記センサ出力信号を受け取るため、および、前記出力コイルが、前記磁気抵
抗磁場センサ手段における前記入力磁場を少なくとも実質的に無効にする出力磁
場を発生するように、前記出力コイルにフィードバック信号を供給するためのフ
ィードバック手段と、前記フィードバック信号から出力信号を発生するための出力信号発生器手段を
含む絶縁装置。
【請求項２】前記磁気抵抗磁場センサ手段が少なくとも１つの磁気抵抗素
子を含む請求項１に記載の絶縁装置。
【請求項３】前記磁気抵抗磁場センサ手段が、ハーフ・ブリッジ出力ター
ミナルを備えたハーフ・ブリッジ構成において一緒に結合された２つの抵抗を含
み、抵抗の少なくとも１つが磁気抵抗素子である請求項１に記載の絶縁装置。
【請求項４】前記フィードバック手段が、前記ハーフ・ブリッジ出力ター
ミナルに結合された第１の入力ターミナルを有するアンプを含む請求項３に記載
の絶縁装置。
【請求項５】前記アンプが、第１の所定の電圧に結合された第２の入力タ
ーミナルを有する請求項４に記載の絶縁装置。
【請求項６】前記出力コイルが第１のターミナルおよび第２のターミナル
を有し、前記アンプが前記出力コイルの前記第１のターミナルに結合された出力
ターミナルを有する請求項５に記載の絶縁装置。
【請求項７】前記出力信号発生器手段が、前記アンプの前記出力ターミナ
ルと前記出力コイルの前記第１のターミナルとの間に挿入された抵抗を含む請求
項６に記載の絶縁装置。
【請求項８】前記出力コイルの前記第２のターミナルが、第２の所定の電
圧に結合される請求項７に記載の絶縁装置。
【請求項９】前記第２の所定の電圧が、アースである請求項８に記載の絶
縁装置。
【請求項１０】前記第２の所定の電圧が、アースより高い請求項８に記載
の絶縁装置。
【請求項１１】前記アンプが、参照電圧を受け取るための参照ターミナル
を有し、前記アンプの前記第１の入力ターミナルにおける電圧が前記アンプの前
記第２の入力ターミナルにおける前記第１の所定の電圧と実質的に等しい時に、
前記アンプが前記参照電圧に少なくとも実質的に等しいフィードバック信号を発
生する請求項１０に記載の絶縁装置。
【請求項１２】前記アンプの前記参照ターミナルが、前記第２の所定の電
圧に結合される請求項１１に記載の絶縁装置。
【請求項１３】前記磁気抵抗磁場センサ手段が、第１のブリッジ出力ター
ミナルおよび第２のブリッジ出力ターミナルを備えたフル・ブリッジ構成で一緒
に結合された４つの抵抗を含み、抵抗の少なくとも１つが磁気抵抗素子である請
求項１に記載の絶縁装置。
【請求項１４】前記フィードバック手段が、前記第１のブリッジ出力ター
ミナルに結合される第１の入力ターミナルおよび前記第２のブリッジ出力ターミ
ナルに結合される第２の入力ターミナルを有するアンプを含む請求項１３に記載
の絶縁装置。
【請求項１５】前記出力コイルが、第１のターミナルおよび第２のターミ
ナルを有し、前記アンプが、前記出力コイルの前記第１のターミナルに結合され
る出力ターミナルを有する請求項１４に記載の絶縁装置。
【請求項１６】前記出力信号発生器手段が、前記アンプの前記出力ターミ
ナルと前記出力コイルの前記第１のターミナルとの間に挿入された抵抗を含む請
求項１５に記載の絶縁装置。
【請求項１７】前記出力コイルの前記第２のターミナルが、所定の電圧に
結合される請求項１６に記載の絶縁装置。
【請求項１８】前記所定の電圧がアースである請求項１７に記載の絶縁装
置。
【請求項１９】前記所定の電圧がアースより高い請求項１７に記載の絶縁
装置。
【請求項２０】前記アンプが、参照電圧を受け取るための参照ターミナル
を有し、前記アンプの前記第１の入力ターミナルにおける電圧が前記アンプの前
記第２の入力ターミナルにおける電圧と実質的に等しい時に、前記アンプが、前
記参照電圧と少なくとも実質的に等しいフィードバック信号を発生する請求項１
８に記載の絶縁装置。
【請求項２１】前記アンプの前記参照ターミナルが、所定の電圧に結合さ
れる請求項２０に記載の絶縁装置。
【請求項２２】前記入力コイル、前記出力コイル、および、前記磁気抵抗
磁場センサ手段が、集積回路上に集積される請求項１に記載の絶縁装置。
【請求項２３】前記入力コイルが、前記磁気抵抗磁場センサ手段の第１の
主表面に隣接して設けられ、前記出力コイルが、前記磁気抵抗磁場センサ手段の
第２の向い合う主表面に隣接して設けられる請求項２２に記載の絶縁装置。
【請求項２４】前記入力コイルが、第１の絶縁層によって前記磁気抵抗磁
場センサ手段の前記第１の主表面から分離され、前記出力コイルが、第２の絶縁
層によって前記磁気抵抗磁場センサの前記第２の向い合う主表面から分離される
請求項２３に記載の絶縁装置。
【請求項２５】前記入力コイルが、１つの金属層を使用して形成され、前
記出力コイルが、異なった金属層を使用して形成される請求項２４に記載の絶縁
装置。
【請求項２６】出力信号から入力信号を絶縁するための絶縁装置であって
、前記入力信号を受け取るため、および、前記入力信号に関連する入力磁場を発
生するための入力コイルと、第１のブリッジ出力ターミナルおよび第２のブリッジ出力ターミナルを備えた
フル・ブリッジ構成で一緒に結合された少なくとも４つの抵抗を有し、抵抗の少
なくとも１つが磁気抵抗素子である磁気抵抗磁場センサであって、前記入力磁場
を感知し、前記入力磁場に関連するセンサ出力信号を前記第１および第２のブリ
ッジ出力ターミナルに供給する磁気抵抗磁場センサと、第１のターミナルおよび第２のターミナルを有する出力コイルと、第１の入力ターミナル、第２の入力ターミナル、および、出力ターミナルを有
し、前記第１入力ターミナルおよび前記第２の入力ターミナルが、それぞれ前記
第１および第２のブリッジ出力ターミナルに結合され、前記磁気抵抗磁場センサ
からセンサ出力信号を受け取る作動アンプであって、前記出力コイルが、前記磁
気抵抗磁場センサにおける前記入力磁場を少なくとも実質的に無効にする出力磁
場を発生するように、前記センサ出力信号に関連したフィードバック信号を前記
出力コイルの前記第１のターミナルに供給する作動アンプと、前記フィードバック信号から前記出力信号を発生するための出力信号発生器手
段を含む絶縁装置。
【請求項２７】前記出力信号発生器手段が、前記アンプの前記出力ターミ
ナルと前記出力コイルの前記第１のターミナルとの間に挿入された抵抗を含む請
求項２６に記載の絶縁装置。
【請求項２８】前記出力コイルの前記第２のターミナルが、所定の電圧に
結合される請求項２６に記載の絶縁装置。
【請求項２９】前記所定の電圧がアースである請求項２８に記載の絶縁装
置。
【請求項３０】前記所定の電圧がアースより高い請求項２８に記載の絶縁
装置。
【請求項３１】前記アンプが参照電圧を受け取るための参照ターミナルを
有し、前記アンプの前記第１の入力ターミナルにおける電圧が、前記アンプの前
記第２の入力ターミナルにおける電圧に実質的に等しい時に、前記アンプが、前
記参照電圧に少なくとも実質的に等しいフィードバック信号を発生する請求項３
０に記載の絶縁装置。
【請求項３２】前記アンプの前記参照ターミナルが、所定の電圧に結合さ
れる請求項３１に記載の絶縁装置。
【請求項３３】出力信号から入力信号を絶縁するための方法であって、前記入力信号に関連した入力磁場を供給するステップと、磁気抵抗磁場センサを使用して前記入力磁場を感知するステップと、前記入力磁場を少なくとも実質的に無効にする出力磁場を供給するステップと
、前記出力磁場に関連した出力信号を供給するステップを含む方法。
【請求項３４】出力信号から入力信号を絶縁するための絶縁装置であって
、励起電圧ターミナルおよび出力ターミナルを有する第１の磁気抵抗ブリッジ・
センサであって、前記励起電圧ターミナルを介して励起電圧を受け取り、前記出
力ターミナルを介して出力電圧を供給する第１の磁気抵抗ブリッジ・センサと、励起電圧ターミナルおよび出力ターミナルを有する第２の磁気抵抗ブリッジ・
センサであって、前記励起電圧ターミナルを介して励起電圧を受け取り、前記出
力ターミナルに出力電圧を供給する第２の磁気抵抗ブリッジ・センサと、前記入力信号を受け取るため、および、前記第１の磁気抵抗ブリッジ・センサ
に隣接して第１の入力磁場を発生するための、前記第１の入力磁場が前記入力信
号に関連する第１の入力磁場発生手段と、オフセット信号を発生するためのオフセット信号発生手段と、前記入力信号と前記オフセット信号を加算するため、および、前記入力信号に
関連するが、それからオフセットしている第２の入力磁場を前記第２の磁気抵抗
ブリッジ・センサに隣接して発生するための第２の入力磁場発生手段と、前記第１および第２の磁気抵抗ブリッジ・センサの各前記励起電圧ターミナル
に補償された励起電圧を供給するために前記第１および第２の磁気抵抗ブリッジ
・センサの前記第１および第２の磁気抵抗ブリッジ・センサの各前記出力ターミ
ナルに結合された、前記補償された励起電圧が、前記第１の磁気抵抗ブリッジ・
センサの前記出力電圧と前記第２の磁気抵抗ブリッジ・センサの前記出力電圧と
の差に応じる補償手段を含む絶縁装置。
【請求項３５】前記第１の磁気抵抗ブリッジ・センサの前記出力電圧と前
記第２の磁気抵抗ブリッジ・センサの前記出力電圧との差が所定の値であるよう
に、前記補償手段が、前記第１および第２の磁気抵抗ブリッジ・センサの各前記
励起電圧ターミナルに補償された励起電圧を供給する請求項２４に記載の絶縁装
置。
【請求項３６】第１の磁気抵抗ブリッジ・センサおよび第２の磁気抵抗ブ
リッジ・センサを使用して出力信号から入力信号を絶縁するための方法であって
、前記第１の磁気抵抗ブリッジ・センサに隣接して第１の入力磁場を供給し、前
記第１の入力磁場が前記入力信号に関連するステップと、前記第２の磁気抵抗ブリッジ・センサに隣接して第２の入力磁場を供給し、前
記第２の入力磁場が前記入力信号に関連するが、それからオフセットしているス
テップと、前記第１の磁気抵抗ブリッジ・センサを介して前記第１の入力磁場を感知し、
第１の出力信号を供給するステップと、前記第２の磁気抵抗ブリッジ・センサを介して前記第２の入力磁場を感知し、
第２の出力信号を供給するステップと、前記第１の出力信号と前記第２の出力信号との差が所定の値であるように、前
記第１の磁気抵抗ブリッジ・センサおよび前記第２の磁気抵抗ブリッジ・センサ
に供給されるバイアス電圧を変化させるステップを含む方法。
【請求項３７】オフセット信号を前記入力信号に加算し、これによって、
オフセット入力信号をもたらし、前記第２の入力磁場が前記オフセット入力信号
に関連するステップをさらに含む請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】出力信号から入力信号を絶縁するための絶縁装置であって
、前記入力信号を受け取るため、および、前記入力信号に関連する第１の入力磁
場を発生するための第１の入力磁場発生手段と、前記入力信号に関連するが、それからオフセットしている前記オフセット入力
信号を発生するためのオフセット信号発生手段と、前記オフセット入力信号に関連する第２の入力磁場を発生するための第２の入
力磁場発生手段と、励起電圧ターミナルおよび出力ターミナルを有する磁気抵抗ブリッジ・センサ
であって、前記励起電圧ターミナルを介して励起電圧を受け取り、前記出力ター
ミナルに出力電圧を供給する磁気抵抗ブリッジ・センサと、前記磁気抵抗ブリッジ・センサに結合された第１の記憶手段と、前記磁気抵抗ブリッジ・センサの前記励起電圧ターミナルに更新された補償さ
れた励起電圧を供給するための、前記第１の記憶手段に結合された補償手段と、前記第１の入力磁場発生手段、前記第２の入力磁場発生手段、および、前記第
１の記憶手段を制御するための制御器手段を含み、前記制御手段が、最初に、前
記第１の入力磁場発生手段および前記第２の入力磁場発生手段の１つが、前記第
１の入力磁場または前記第２の入力磁場を前記磁気抵抗ブリッジ・センサに隣接
して発生することを可能にし、続いて、前記磁気抵抗ブリッジが、前記第１の入
力磁場または前記第２の入力磁場を感知し、および、前記第１の入力磁場または
前記第２の入力磁場に関連する第１の出力電圧を供給し、続いて、前記制御手段
が、第１の記憶手段に前記第１の出力電圧に関連する値を記憶することを可能に
し、続いて、前記制御手段が、他の入力磁場発生手段が、入力磁場を前記磁気抵
抗ブリッジ・センサに隣接して発生することを可能にし、続いて、前記磁気抵抗
ブリッジ・センサが前記他の入力磁場を感知し、および、第２の出力電圧を供給
し、続いて、前記制御手段が、前記補償手段が更新された補償された励起電圧を
前記磁気抵抗ブリッジ・センサの前記励起電圧ターミナルに供給することを可能
にし、前記補償された励起電圧が、前記磁気抵抗ブリッジ・センサの前記第１の
出力電圧と前記第２の出力電圧との差に応じる絶縁装置。
【請求項３９】前記磁気抵抗ブリッジ・センサに結合された第２の記憶手
段を更に含み、前記制御器手段が、前記第２の記憶手段に、前記他の出力電圧に
関連する値を記憶することを可能にする請求項３８に記載の絶縁装置。
【請求項４０】磁気抵抗ブリッジ・センサを使用して出力信号から入力信
号を絶縁するための方法であって、前記入力信号に関連する第１の入力磁場を前記磁気抵抗ブリッジ・センサに隣
接して供給するステップと、前記磁気抵抗ブリッジ・センサを介して前記第１の入力磁場を感知し、前記第
１の入力磁場に関連する第１の出力信号を供給するステップと、前記第１の出力信号に関連する値を記憶するステップと、前記入力信号に関連するが、それからオフセットしている第２の入力磁場を前
記磁気抵抗ブリッジ・センサに隣接して供給するステップと、前記磁気抵抗ブリッジ・センサを介して前記第２の入力磁場を感知し、前記第
２の入力磁場に関連する第２の出力信号を供給するステップと、前記第１の出力信号と前記第２の出力信号との差が所定の値にあるように、前
記磁気抵抗ブリッジ・センサに供給されるバイアス電圧を変化させるステップを
含む方法。
【請求項４１】オフセット信号を前記入力信号に加算し、それによって、
オフセット入力信号をもたらし、前記第２の入力磁場が前記オフセット入力信号
に関連するステップをさらに含む請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】前記第２の出力信号に関連する値を記憶するステップをさ
らに含む請求項４０に記載の方法。
【請求項４３】磁気抵抗ブリッジ・センサを使用して出力信号から入力信
号を絶縁するための方法であって、前記磁気抵抗ブリッジ・センサに隣接して第１の入力磁場を供給し、前記第１
の入力磁場が前記入力信号に関連するが、それからオフセットしているステップ
と、前記磁気抵抗ブリッジ・センサを介して前記第１の入力磁場を感知し、前記第
１の入力磁場に関連する第１の出力信号を供給するステップと、前記第１の出力信号に関連する値を記憶するステップと、前記磁気抵抗ブリッジ・センサに隣接して、前記入力信号に関連する第２の入
力磁場を供給するステップと、前記磁気抵抗ブリッジ・センサを介して前記第２の入力磁場を感知し、前記第
２の入力磁場に関連する第２の出力信号を供給するステップと、前記第１の出力信号と前記第２の出力信号との差が所定の値であるように、前
記磁気抵抗ブリッジ・センサに供給されるバイアス電圧を変化させるステップを
含む方法。
【請求項４４】オフセット信号を前記入力信号に加算し、それによって、
オフセット入力信号をもたらし、前記第１の入力磁場が前記オフセット入力信号
に関連するステップをさらに含む請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】前記第２の出力信号に関連する値を記憶するステップをさ
らに含む請求項４３に記載の方法。
【請求項４６】前記第１の出力信号を記憶する前に、アナログ／デジタル
変換器を介して前記第１の出力信号をデジタル信号に変換するステップをさらに
含む請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】前記第２の出力信号を記憶する前に、アナログ／デジタル
変換器を介して前記第２の出力信号をデジタル信号に変換するステップをさらに
含む請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】出力信号から入力信号を絶縁するための絶縁装置であって
、交流信号で前記入力信号を変調し、それによって、変調された入力信号を供給
するための交流変調ブロックと、前記変調された入力信号を受け取るため、および、変調された入力信号に関連
する変調された入力磁場を発生するための入力磁場発生手段と、励起電圧ターミナルおよび出力ターミナルを有する磁気抵抗ブリッジ・センサ
であって、前記励起電圧ターミナルを介して励起電圧を受け取り、前記出力ター
ミナルに出力信号を供給する磁気抵抗ブリッジ・センサと、前記磁気抵抗ブリッジ・センサの前記出力信号から選択された周波数成分をフ
ィルタリングし、それによって、前記絶縁装置の前記出力信号をもたらすための
、前記磁気抵抗ブリッジ・センサの前記出力ターミナルに結合されたフィルタ手
段と、前記磁気抵抗ブリッジ・センサの前記出力信号のピーク／ピーク電圧を検出す
るため、および、検出されたピーク／ピーク電圧を所定の参照値と比較するため
のピーク／ピーク検出器と、前記ピーク／ピーク電圧が前記所定の参照値に等しくなるまで、前記磁気抵抗
ブリッジ・センサの前記励起電圧ターミナルに供給される励起電圧を調整するた
めの励起調整手段を含む絶縁装置。
【請求項４９】出力信号から入力信号を絶縁するための絶縁装置であって
、前記入力信号を受け取るため、および、前記入力信号に関連する入力磁場を発
生するための第１の入力磁場発生手段と、交流変調信号を供給するための交流変調ブロックと、前記交流変調信号を受け取るため、および、交流変調信号に関連する変調され
た磁場を発生するための第２の入力磁場発生手段と、励起電圧ターミナルおよび出力ターミナルを有する磁気抵抗ブリッジ・センサ
であって、前記励起電圧ターミナルを介して励起電圧を受け取り、前記出力ター
ミナルに出力信号を供給し、前記入力磁場および前記変調された磁場の双方を受
け取る磁気抵抗ブリッジ・センサと、前記磁気抵抗ブリッジ・センサの前記出力信号から選択された周波数成分をフ
ィルタリングし、それによって、前記絶縁装置の前記出力信号をもたらすための
、前記磁気抵抗ブリッジ・センサの前記出力ターミナルに結合されたフィルタ手
段と、前記磁気抵抗ブリッジ・センサの前記出力信号のピーク／ピーク電圧を検出す
るため、および、検出されたピーク／ピーク電圧を所定の参照値と比較するため
のピーク／ピーク検出手段と、前記ピーク／ピーク電圧が前記所定の参照値に等しくなるまで、前記磁気抵抗
ブリッジ・センサの前記励起電圧ターミナルに供給される励起電圧を調整するた
めの励起調整手段を含む絶縁装置。