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JP2014071101A - Signal processing circuit and magnetic field detection device using the same - Google Patents

Signal processing circuit and magnetic field detection device using the same Download PDF

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JP2014071101A
JP2014071101A JP2012220258A JP2012220258A JP2014071101A JP 2014071101 A JP2014071101 A JP 2014071101A JP 2012220258 A JP2012220258 A JP 2012220258A JP 2012220258 A JP2012220258 A JP 2012220258A JP 2014071101 A JP2014071101 A JP 2014071101A
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JP
Japan
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signal
detection
detection signal
triangular wave
waveform
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Application number
JP2012220258A
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Inventor
Yasushi Oikawa
靖 及川
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Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
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Publication date
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Abstract

【課題】検知信号増幅部の増幅度を大きくせず、検知信号の立ち上がりあるいは立ち下がりの傾きを大きくして磁気素子に印加される磁界の強度の検出精度を向上させる信号処理回路を提供する。
【解決手段】本発明の信号処理回路は、同期信号を発生するクロック信号発生部と、FG方式磁気素子の駆動コイルに供給する三角波信号を、を生成する駆動信号発生部と、前記三角波信号から検知信号重畳用の三角波信号を生成する励磁信号調整部と、磁気素子の検知コイルにおける三角波電流の電流方向が切替る際の誘導起電力で発生する正又は負電圧の検知信号の基準電位に検知信号重畳用の三角波信号を重畳させ、検知信号の電圧変化の傾きを増加させた差分信号を出力する検知信号処理部と、差分信号の極性に対して設定された閾値と比較し、検知信号間の時間幅を測定し、時間幅からFG方式磁気素子に印加された磁界の強度を求める信号処理部とを備える。
【選択図】図1
A signal processing circuit for improving the detection accuracy of the strength of a magnetic field applied to a magnetic element by increasing the rising or falling slope of the detection signal without increasing the amplification degree of the detection signal amplification unit.
A signal processing circuit according to the present invention includes a clock signal generator for generating a synchronization signal, a drive signal generator for generating a triangular wave signal to be supplied to a drive coil of an FG magnetic element, and the triangular wave signal. An excitation signal adjustment unit that generates a triangular wave signal for superimposing the detection signal and a reference potential of a positive or negative voltage detection signal generated by an induced electromotive force when the current direction of the triangular wave current in the detection coil of the magnetic element is switched. Compared with the detection signal processing unit that outputs a differential signal in which the triangular wave signal for signal superimposition is superimposed and the slope of the voltage change of the detection signal is increased, and the threshold value set for the polarity of the difference signal, And a signal processing unit for determining the strength of the magnetic field applied to the FG magnetic element from the time width.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、信号処理用回路、それを用いた物理量計測装置に係わり、特に、時間分解型フラックスゲート方式(以下、FG方式と示す。)の磁気素子用の信号処理回路、及びそれを用いた、磁界を検出する磁界検出装置に関する。   The present invention relates to a signal processing circuit and a physical quantity measuring apparatus using the same, and in particular, a signal processing circuit for a magnetic element of a time-resolved fluxgate method (hereinafter referred to as FG method), and the same. The present invention relates to a magnetic field detection device for detecting a magnetic field.

一般に、FG方式の磁気素子は、同様の磁気を検出する磁気素子であるホール素子や磁気抵抗素子に比較すると、磁界を検出する感度が高く、小型化が可能であるため、携帯電子機器などの方位検出装置などに用いられている。
図9は、FG方式の磁気素子の構成例を示す図である。この図9が示すように、FG方式の磁気素子は、高透磁率材からなる磁性体コアの外周面に対し、励磁巻線と検知巻線とが巻かれている。励磁巻線の巻かれている領域は駆動コイル(励磁コイル)として駆動信号により駆動され、検知巻線の巻かれている領域は検知コイルとして検知信号を出力する。
In general, FG magnetic elements have higher sensitivity to detect magnetic fields and can be miniaturized compared to Hall elements and magnetoresistive elements, which are magnetic elements that detect similar magnetism. Used in azimuth detection devices.
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of an FG magnetic element. As shown in FIG. 9, in the FG magnetic element, an excitation winding and a detection winding are wound around the outer peripheral surface of a magnetic core made of a high permeability material. A region around which the excitation winding is wound is driven by a drive signal as a drive coil (excitation coil), and a region around which the detection winding is wound outputs a detection signal as a detection coil.

図10は、FG方式の磁気素子における磁気検出の原理を説明するタイミングチャートである。図10(a)は、磁気素子の駆動コイルに供給される駆動電流(励磁電流)を示し、縦軸が駆動電流の電流値を示し、横軸が時刻を示している。図10(b)は、磁気素子の駆動コイルが磁性体コア内に発生させる磁界の磁束密度を示し、縦軸が磁束密度を示し、横軸が時刻を示している。図10(c)は、磁気素子の検知コイルに発生する誘導起電力の電圧値を示し、横軸が時刻を示している。   FIG. 10 is a timing chart for explaining the principle of magnetic detection in the FG type magnetic element. FIG. 10A shows the drive current (excitation current) supplied to the drive coil of the magnetic element, the vertical axis shows the current value of the drive current, and the horizontal axis shows the time. FIG. 10B shows the magnetic flux density of the magnetic field generated in the magnetic core by the drive coil of the magnetic element, the vertical axis shows the magnetic flux density, and the horizontal axis shows the time. FIG. 10C shows the voltage value of the induced electromotive force generated in the detection coil of the magnetic element, and the horizontal axis shows the time.

この図10において駆動コイルを駆動させるため、駆動コイルの端子TI1と端子TI2との間に駆動電流Idの信号(以下、駆動信号とする)を、一定周期の交番する電流の駆動信号、すなわち図10(b)に示すように三角波形状の駆動信号(すなわち、三角波電流信号)として印加する。
これにより、駆動電流の向きの変化に同期して、磁性体コア内に発生する磁界の向きが正負に反転する。そして、磁性体コア内の磁界の向きが反転するタイミング(時刻t1及び時刻t2)において、検知コイルに誘導起電力による正負のパルスが発生し、このパルスの電圧Vpを検知信号とする。この検知信号は、三角波電流信号の周期に対応して、連続的に正負の極性を有するパルス状の電圧として、検知コイルの端子TO1及びTO2間に発生する。
In order to drive the drive coil in FIG. 10, a drive current Id signal (hereinafter referred to as a drive signal) between a drive coil terminal TI1 and a terminal TI2 is a drive signal of an alternating current having a constant period, that is, FIG. As shown in FIG. 10B, it is applied as a triangular wave drive signal (that is, a triangular wave current signal).
Thereby, the direction of the magnetic field generated in the magnetic core is reversed between positive and negative in synchronization with the change in the direction of the drive current. Then, at the timing (time t1 and time t2) when the direction of the magnetic field in the magnetic core is reversed, positive and negative pulses are generated in the detection coil due to the induced electromotive force, and the voltage Vp of this pulse is used as a detection signal. This detection signal is generated between the terminals TO1 and TO2 of the detection coil as a pulse voltage having continuous positive and negative polarities corresponding to the period of the triangular wave current signal.

磁性体コアの励磁巻線及び検知巻線の作る円筒空間を貫通する定常磁界Hexが、この磁気素子に印加された場合、励磁巻線においてこの定常磁界に対応した定常電流が流れる。すなわち、励磁巻線に印加される駆動信号の駆動電流Idに対して、上述した定常電流がオフセットとして重畳されることになる。
その結果、このオフセットによって、交番する駆動信号による駆動コイルの駆動状態が変化し、すなわち、駆動電流Idの流れる向きが変化する時刻が、定常磁界Hexが印加されている場合と、定常磁界Hexが印加されていない場合とで変化することになる。
When a stationary magnetic field Hex passing through a cylindrical space formed by the excitation winding and the detection winding of the magnetic core is applied to the magnetic element, a stationary current corresponding to the stationary magnetic field flows in the excitation winding. That is, the above-described steady current is superimposed as an offset on the drive current Id of the drive signal applied to the excitation winding.
As a result, due to this offset, the driving state of the drive coil by the alternating drive signal changes, that is, the time when the direction in which the drive current Id flows changes when the stationary magnetic field Hex is applied and when the stationary magnetic field Hex is It will change depending on when it is not applied.

このとき、図10(a)に示すように、定常磁界Hexが印加されていない(Hex=0)場合に比較し、駆動コイルから発生する磁界と同様の方向の定常磁界Hexが印加されている(Hex>0)場合、駆動電流Idの流れる向きに対応して、横軸L1が、横軸L2の位置に変化する。一方、定常磁界Hexが印加されていない場合に比較し、励磁コイルの発生する磁界と反対の方向の定常磁界Hexが印加されている(Hex<0)場合、駆動電流Idの流れる向きに対応して横軸L1が、横軸L3の位置に変化する。   At this time, as shown in FIG. 10A, the stationary magnetic field Hex is applied in the same direction as the magnetic field generated from the drive coil as compared with the case where the stationary magnetic field Hex is not applied (Hex = 0). In the case of (Hex> 0), the horizontal axis L1 changes to the position of the horizontal axis L2 corresponding to the direction in which the drive current Id flows. On the other hand, when the stationary magnetic field Hex in the direction opposite to the magnetic field generated by the exciting coil is applied (Hex <0) as compared with the case where the stationary magnetic field Hex is not applied, this corresponds to the direction in which the drive current Id flows. Thus, the horizontal axis L1 changes to the position of the horizontal axis L3.

これにより、図10に示すように、この駆動電流Idの流れる方向の変わるタイミングに応じて変化する、磁性体コア内における磁束密度φの変化も、駆動電流Idに重畳される定常電流に対応して変化することになる。
そして、磁束の方向が変化した際、検知コイルに対して磁束の変化を打ち消す方向に誘導起電力が発生し、すなわち駆動電流Idが正から負に変化するタイミングにおいて検知信号が負電圧Vpのパルスとして発生する。一方、駆動電流Idが負から正に変化するタイミングにおいて検知信号が正電圧Vpのパルスとして発生する。
As a result, as shown in FIG. 10, the change in the magnetic flux density φ in the magnetic core, which changes according to the change timing of the direction in which the drive current Id flows, also corresponds to the steady current superimposed on the drive current Id. Will change.
When the direction of the magnetic flux changes, an induced electromotive force is generated in a direction that cancels the change of the magnetic flux with respect to the detection coil, that is, the detection signal is a pulse of the negative voltage Vp at the timing when the drive current Id changes from positive to negative. Occurs as. On the other hand, the detection signal is generated as a pulse of the positive voltage Vp at the timing when the drive current Id changes from negative to positive.

したがって、FG方式の磁気素子は、定常電流Hexの印加されていない場合の検知信号の出力されるタイミングと、定常電流Hexが印加されている場合の検知信号の出力されるタイミングとを比較することにより、定常磁界Hexの大きさを間接的に測定することができる。すなわち、定常磁界Hexが印加された場合、駆動用コイルに特定の定常電流が流れるため、駆動信号に一定のオフセットが重畳し、負電圧及び正電圧のパルス状の検知信号の時間間隔が変化する。
したがって、FG方式の磁気素子を用いた磁界検出装置は、負電圧及び正電圧のパルス状の検知信号の発生する時間間隔を測定することにより、外部から印加された定常磁界Hexの強度を測定している(例えば、特許文献1、特許文献2及び特許文献3参照)。
Therefore, the FG magnetic element compares the timing at which the detection signal is output when the steady current Hex is not applied with the timing at which the detection signal is output when the steady current Hex is applied. Thus, the magnitude of the stationary magnetic field Hex can be indirectly measured. That is, when a steady magnetic field Hex is applied, a specific steady current flows through the drive coil, so that a constant offset is superimposed on the drive signal, and the time interval between the negative and positive voltage pulsed detection signals changes. .
Therefore, the magnetic field detection device using the FG type magnetic element measures the intensity of the stationary magnetic field Hex applied from the outside by measuring the time interval at which the negative and positive voltage pulse detection signals are generated. (For example, refer to Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3).

ここで、駆動コイルに印加する駆動電流Idの最大値を、磁性体コアの飽和磁束密度以上となる磁界が発生する値に設定する。これにより、磁気素子の測定磁界範囲は、駆動信号の一周期の時間と、定常磁界Hexを印加することによるオフセットとしての定常電流の電流値に対応した時間変化(以下、励磁効率とする)とから決定される。
すなわち、時刻t0から時刻t3までが、励磁信号の一周期であり、この周期幅は時間Tである。定常磁界Hexが印加されていない場合(Hex=0)、負電圧の検知信号(以下、第1検知信号とする)が出力される時刻t1から、正の電圧の検知信号(以下、第2検知信号とする)が検出される時刻t2までの時間は、励磁信号の半周期となるため、時間T/2となる。
Here, the maximum value of the drive current Id applied to the drive coil is set to a value that generates a magnetic field that is equal to or higher than the saturation magnetic flux density of the magnetic core. As a result, the measurement magnetic field range of the magnetic element includes the time of one cycle of the drive signal and the time change (hereinafter referred to as excitation efficiency) corresponding to the current value of the steady current as an offset by applying the steady magnetic field Hex. Determined from.
That is, from time t0 to time t3 is one period of the excitation signal, and this period width is time T. When the stationary magnetic field Hex is not applied (Hex = 0), a positive voltage detection signal (hereinafter referred to as second detection) from time t1 when a negative voltage detection signal (hereinafter referred to as first detection signal) is output. The time until the time t2 when the signal is detected is a half period of the excitation signal, and thus is time T / 2.

また、定常磁界Hexが印加されている場合、この第1検知信号が出力されてから第2検知信号が検出されるまでの時間幅(以下、計測時間幅)が時間T/2に対して変化する。ここで、図10に示すように、定常磁界Hexの磁束方向が実線の矢印の場合(Hex>0)、駆動コイルの生成する磁束方向と同一方向のため、時間幅Tmが時間T/2より短いものとなり(T0>Tm)、一方、定常磁界Hexの磁束方向が破線の矢印の場合(Hex<0)、駆動コイルの生成する磁束方向と逆方向のため、時間幅Tpが時間T/2より長くなる(Tp>T0)。ここで、T0=T/2である。   In addition, when a stationary magnetic field Hex is applied, a time width (hereinafter referred to as a measurement time width) from when the first detection signal is output until the second detection signal is detected changes with respect to time T / 2. To do. Here, as shown in FIG. 10, when the magnetic flux direction of the stationary magnetic field Hex is a solid arrow (Hex> 0), the time width Tm is from the time T / 2 because it is the same direction as the magnetic flux direction generated by the drive coil. On the other hand, when the magnetic flux direction of the stationary magnetic field Hex is a dashed arrow (Hex <0), the time width Tp is the time T / 2 because the direction is opposite to the magnetic flux direction generated by the drive coil. It becomes longer (Tp> T0). Here, T0 = T / 2.

次に、図11は、FG方式の磁気素子200と、この磁気素子200の出力する検知信号から、定常磁界Hexの強度を出力する信号処理回路100とからなる従来の磁界検出装置の構成例を示す図である。この図11において、磁気素子200は、図9に示す構成のFG方式の磁気素子である。信号処理回路100は、駆動信号発生部101と、クロック信号発生部102と、クロック信号制御部103と、検知信号増幅部104と、検知信号比較部105と、信号処理部106とを備えている。
駆動信号発生部101は、一定周期の同期信号を発生させるクロック信号発生部102の発生する三角波信号に基づいて、図10に示す励磁信号を生成し、磁気素子200の駆動コイル(励磁コイル)に供給する。
Next, FIG. 11 shows an example of the configuration of a conventional magnetic field detection apparatus including an FG magnetic element 200 and a signal processing circuit 100 that outputs the intensity of a stationary magnetic field Hex from a detection signal output from the magnetic element 200. FIG. In FIG. 11, a magnetic element 200 is an FG magnetic element having the configuration shown in FIG. The signal processing circuit 100 includes a drive signal generation unit 101, a clock signal generation unit 102, a clock signal control unit 103, a detection signal amplification unit 104, a detection signal comparison unit 105, and a signal processing unit 106. .
The drive signal generation unit 101 generates an excitation signal shown in FIG. 10 based on the triangular wave signal generated by the clock signal generation unit 102 that generates a synchronization signal having a constant period, and generates a drive coil (excitation coil) of the magnetic element 200. Supply.

次に、図12は、検知信号増幅部104が、互いに反転した波形である第1検知信号及び第2検知信号を増幅して出力する増幅第1検知信号、増幅第2検知信号を示す波形図である。この図12において、増幅第1検知信号の波高値Hout1、増幅第2検知信号の波高値Hout2の各々を示している。また、しきい値VthLとしきい値VthHとは一点鎖線で示されている。
図11に戻り、クロック信号制御部103は、クロック信号発生部102から供給される一定周期の三角波電流信号の一周期を検出するための周期信号を生成し、この周期信号を信号処理部106へ出力する。例えば、クロック信号制御部103は、図10において、時刻t0及びt3における三角波電流信号の頂部を検出し、この頂部を検出したタイミングに周期信号を出力する。
検知信号増幅部104は、磁気素子200の検知コイルから出力される、互いに反転した波形である第1検知信号及び第2検知信号を増幅し、増幅した増幅第1検知信号と増幅第2検知信号とを検知信号比較部105に出力する。
Next, FIG. 12 is a waveform diagram showing the amplified first detection signal and the amplified second detection signal, which are output by the detection signal amplification unit 104 amplifying and outputting the first detection signal and the second detection signal, which are mutually inverted waveforms. It is. In FIG. 12, the peak value Hout1 of the amplified first detection signal and the peak value Hout2 of the amplified second detection signal are shown. Further, the threshold value VthL and the threshold value VthH are indicated by a one-dot chain line.
Returning to FIG. 11, the clock signal control unit 103 generates a periodic signal for detecting one period of the triangular wave current signal having a constant period supplied from the clock signal generation unit 102, and sends the periodic signal to the signal processing unit 106. Output. For example, in FIG. 10, the clock signal control unit 103 detects the top of the triangular wave current signal at times t0 and t3, and outputs a periodic signal at the timing when the top is detected.
The detection signal amplification unit 104 amplifies the first detection signal and the second detection signal that are output from the detection coil of the magnetic element 200 and have mutually inverted waveforms, and amplifies the amplified first detection signal and the amplified second detection signal. Are output to the detection signal comparison unit 105.

検知信号比較部105は、例えば、ヒステリシスコンパレータなどから構成されており、増幅第1検知信号の波高値Hout1が閾値VthHを超えた場合に、第1レベル検知信号を信号処理部106に出力する。また、検知信号比較部105は、増幅第2検知信号の波高値Hout2が閾値VthLを下回った場合に、第2レベル検知信号を信号処理部106に対して出力する。ここで、VthH<VthLである。   The detection signal comparison unit 105 includes, for example, a hysteresis comparator, and outputs the first level detection signal to the signal processing unit 106 when the peak value Hout1 of the amplified first detection signal exceeds the threshold value VthH. Further, the detection signal comparison unit 105 outputs the second level detection signal to the signal processing unit 106 when the peak value Hout2 of the amplified second detection signal falls below the threshold value VthL. Here, VthH <VthL.

信号処理部106は、内部にタイマーカウンタを有しており、第1レベル検知信号が供給されたタイミングにおいて、タイマーカウンタの計数処理を開始し、第2レベル検知信号が供給されたタイミングにおいて、タイマーカウンタの計数処理を終了する。これにより、信号処理部106は、磁気素子200の検知コイルから出力される第1検知信号と第2検知信号との間の時間を測定することができる。
また、信号処理部106は、周期信号が供給されるとタイマーカウンタの計数値を読み出し、この計数値から定常磁界Hexの強度を求める。例えば、信号処理部106は、予め計数値と定常磁界Hexの強度との対応テーブルを内部に備え、計数値に対応した磁界の強度を次段の回路(不図示)に出力する。
The signal processing unit 106 has a timer counter inside, starts counting processing of the timer counter at the timing when the first level detection signal is supplied, and timers at the timing when the second level detection signal is supplied. The counter counting process is terminated. Thereby, the signal processing unit 106 can measure the time between the first detection signal and the second detection signal output from the detection coil of the magnetic element 200.
Further, when the periodic signal is supplied, the signal processing unit 106 reads the count value of the timer counter and obtains the strength of the stationary magnetic field Hex from the count value. For example, the signal processing unit 106 previously includes a correspondence table between the count value and the strength of the stationary magnetic field Hex, and outputs the strength of the magnetic field corresponding to the count value to a circuit (not shown) in the next stage.

ここで、しきい値VthHとしきい値VthLとは、検知信号比較部105における比較器の動作及び信号処理回路100全体の動作の安定性(ノイズの程度などを考慮)に対応して設定される。
また、検知信号増幅部104において、増幅度は、第1検知信号及び第2検知信号の各々の電圧Vpが、上記しきい値VthHとしきい値VthLとで判定可能な信号強度である電圧波高値Hout1あるいは波高値Hout2となるように設定されている。
Here, the threshold value VthH and the threshold value VthL are set in accordance with the operation of the comparator in the detection signal comparison unit 105 and the stability of the operation of the entire signal processing circuit 100 (in consideration of the degree of noise and the like). .
Further, in the detection signal amplification unit 104, the amplification degree is a voltage peak value that is a signal intensity at which each voltage Vp of the first detection signal and the second detection signal can be determined by the threshold value VthH and the threshold value VthL. It is set to be Hout1 or the peak value Hout2.

また、磁気素子200の出力する第1検知信号及び第2検知信号の各々の電圧Vpの大きさと、検知信号増幅部104の周波数特性に応じて、増幅第1検知信号及び増幅第2検知信号の各々の半値幅(波高値となるレベルの半分の電圧値における波形の時間幅)Wout1、Wout2と、信号遅延delay1、delay2のそれぞれが決まることになる。
ここで、増幅第1検知信号の波高値Hout1と比較するしきい値VthHと、増幅第2検知信号の波高値Hout2と比較するしきい値VthLとの各々は、電源電圧の電圧値の安定性に応じて、一定の電圧値の変動に対応した電圧揺動(jitter1、jitter2)を有する場合がある。
Further, the first detection signal and the second detection signal amplified in accordance with the magnitude of the voltage Vp of each of the first detection signal and the second detection signal output from the magnetic element 200 and the frequency characteristics of the detection signal amplifier 104. Each half width (the time width of the waveform at a voltage value half the level of the peak value) Wout1 and Wout2 and the signal delays delay1 and delay2 are determined.
Here, each of the threshold value VthH to be compared with the peak value Hout1 of the amplified first detection signal and the threshold value VthL to be compared with the peak value Hout2 of the amplified second detection signal is the stability of the voltage value of the power supply voltage. Accordingly, there may be a voltage fluctuation (jitter1, jitter2) corresponding to a constant voltage value fluctuation.

特開2008−292325号公報JP 2008-292325 A 特開2007−078423号公報JP 2007-078423 A 特開2007−078422号公報JP 2007-078422 A

次に、図13は、増幅第1検知信号の時間変動と、増幅第1検知信号の波形の立ち上がり部分の時間微分の最大値(以下、slopeとする)との関係を示す図である。この図13において、縦軸が反転第1検知信号の時間変動(標準偏差)を示し、横軸がslopeの数値を示している。ここで、slopeが大きいほど、反転第1検知信号の波形の立ち上がりは急峻となっている。
次に、図14は、増幅第1検知信号の立ち上がり部分における時間微分によるslopeを説明する図である。この図14において、縦軸が電圧であり、横軸が時間である。図に示すように、増幅第1検知信号の立ち上がり部分の曲線の傾きが最大となる部分をslopeと定義する。
Next, FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the time variation of the amplified first detection signal and the maximum value of time differentiation (hereinafter referred to as slope) of the rising portion of the waveform of the amplified first detection signal. In FIG. 13, the vertical axis represents the time variation (standard deviation) of the inverted first detection signal, and the horizontal axis represents the slope value. Here, the larger the slope, the steeper the rising of the waveform of the inverted first detection signal.
Next, FIG. 14 is a diagram for explaining slope by time differentiation at the rising portion of the amplified first detection signal. In FIG. 14, the vertical axis represents voltage and the horizontal axis represents time. As shown in the figure, the portion where the slope of the rising portion of the amplified first detection signal is maximum is defined as slope.

図13に戻り、第1検知信号の波高値H1が検知信号比較部105で検出できない電圧レベルの場合、検知信号増幅部104により増幅を行う必要がある。この場合、すでに述べたように、増幅後の増幅第1検知信号の信号波形は、検知信号増幅部104の周波数特性に対応して、半値幅Wout1と信号遅延delay1とにより変化し、第1検知信号とは異なる形状となる。また、同様の理由により、増幅第2検知信号も第2検知信号とは異なる形状となる。
また、図13においては、第1検知信号の波高値Hとして、H1<H2<H3<H4の関係にある。
Returning to FIG. 13, when the peak value H 1 of the first detection signal is at a voltage level that cannot be detected by the detection signal comparison unit 105, it is necessary to perform amplification by the detection signal amplification unit 104. In this case, as described above, the signal waveform of the amplified first detection signal after amplification changes according to the half-value width Wout1 and the signal delay delay1 corresponding to the frequency characteristic of the detection signal amplification unit 104, and the first detection The shape is different from the signal. For the same reason, the amplified second detection signal has a different shape from the second detection signal.
In FIG. 13, the peak value H of the first detection signal is in a relationship of H1 <H2 <H3 <H4.

この図13に示されているように、増幅率設定が一定の場合、増幅第1検知信号の波高値Hが増加するに従い、増幅第1検知信号の時間変動が低下することが解る。この理由は、第1検知信号の増幅率が一定の場合、波高値Hが増加するに従い、波形の立ち上がりのslopeが増加するため、増幅第1検知信号の半値幅の部分における電圧値の時間変動を受け難くなるからである。すなわち、第1検知信号には、一定の電圧変動が重畳している。このため、slopeが小さい場合、検知信号比較部105における検出処理において、増幅第1検知信号の電圧変動により、第1検知信号が検出されるタイミングがずれることになる。   As shown in FIG. 13, when the amplification factor setting is constant, it can be seen that the time variation of the amplified first detection signal decreases as the peak value H of the amplified first detection signal increases. The reason for this is that when the amplification factor of the first detection signal is constant, the slope of the rising edge of the waveform increases as the peak value H increases, so the time variation of the voltage value in the half-value width portion of the amplified first detection signal Because it becomes difficult to receive. That is, a constant voltage fluctuation is superimposed on the first detection signal. For this reason, when the slope is small, in the detection process in the detection signal comparison unit 105, the timing at which the first detection signal is detected is shifted due to the voltage fluctuation of the amplified first detection signal.

また、図13において、波高値が一定の場合、検知信号増幅部104における第1検知信号の増幅度を増加させた場合、slopeも増加するが、同時に時間変動も増加することになる。この理由は、検知信号を増幅する増幅度を増加させた場合、検知信号に重畳しているノイズ成分としての時間変動の変動レベルも増幅されることになり、増幅第1検知信号の検出されるタイミングがよりずれるためである。以上の述べたことは第2検知信号及び増幅第2検知信号においても同様である。
上述したように、増幅第1検知信号及び増幅第2検知信号の電圧レベルの時間変動を低減するためには、検知信号増幅部104の増幅度を大きくすることなく、増幅第1検知信号及び増幅第2検知信号の信号波形の立ち上がりにおけるslopeを大きくする必要がある。
In FIG. 13, when the peak value is constant, increasing the amplification factor of the first detection signal in the detection signal amplification unit 104 increases the slope, but also increases the time variation at the same time. This is because, when the amplification degree for amplifying the detection signal is increased, the fluctuation level of the time variation as the noise component superimposed on the detection signal is also amplified, and the amplified first detection signal is detected. This is because the timing is more shifted. The above description also applies to the second detection signal and the amplified second detection signal.
As described above, in order to reduce the temporal fluctuation of the voltage level of the amplified first detection signal and the amplified second detection signal, the amplification first detection signal and the amplification are not increased without increasing the amplification degree of the detection signal amplification unit 104. It is necessary to increase the slope at the rising edge of the signal waveform of the second detection signal.

上述した条件を満足させるためには、磁気素子200から出力される第1検知信号及び第2検知信号の波高値Vpを増加させる必要がある。
しかしながら、この波高値Vpは、磁気素子200の構造によって上限値があり、この上限値としての波高値によって、第1検知信号及び第2検知信号の変動レベルの下限値が制限される(一定値以下にはならない下限値)ことになる。
また、変動レベルによる検知信号を検知するタイミングのずれが、磁気素子の磁界分解能に対応する時間より大きい場合、当然ながら、磁界検出装置の検出する磁界の精度が低下することになる。
さらに、磁気素子200の磁気特性が印加される定常磁界Hexの強度、あるいは温度特性に依存して変化し、slopeが変化する場合も考えられる。このため、磁界検出装置の検出する磁界の精度が、定常磁界Hexの強度、あるいは周囲の温度によって変動する問題もある。
In order to satisfy the above-described conditions, it is necessary to increase the peak values Vp of the first detection signal and the second detection signal output from the magnetic element 200.
However, the peak value Vp has an upper limit value depending on the structure of the magnetic element 200, and the lower limit value of the fluctuation level of the first detection signal and the second detection signal is limited by the peak value as the upper limit value (a constant value). The lower limit that cannot be below).
In addition, when the deviation of the detection timing of the detection signal due to the fluctuation level is larger than the time corresponding to the magnetic field resolution of the magnetic element, naturally, the accuracy of the magnetic field detected by the magnetic field detection device is lowered.
Furthermore, it is conceivable that the slope of the magnetic element 200 changes depending on the strength of the stationary magnetic field Hex to which the magnetic element 200 is applied or the temperature characteristics, and the slope changes. For this reason, there is also a problem that the accuracy of the magnetic field detected by the magnetic field detection device varies depending on the strength of the stationary magnetic field Hex or the ambient temperature.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、検知信号増幅部の増幅度を大きくすることなく、検知信号の信号波形の立ち上がりあるいは立ち下がりにおけるslopeを大きくすることができ、磁界の検出精度を向上させることが可能な信号処理回路及びその信号処理回路を用いた磁界検出装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and can increase the slope at the rise or fall of the signal waveform of the detection signal without increasing the amplification factor of the detection signal amplification unit. It is an object of the present invention to provide a signal processing circuit capable of improving detection accuracy and a magnetic field detection device using the signal processing circuit.

この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、本発明の信号処理回路は、一定周期の同期信号を発生するクロック信号発生部と、フラックスゲート方式(FG方式)磁気素子の駆動コイルに供給する三角波電流信号を、前記三角波信号から生成する駆動信号発生部と、前記三角波電流信号から三角波電圧波形信号を生成する励磁信号調整部と、前記磁気素子の検知コイルにおける前記三角波電流の電流方向の切り替わりにおいて生成される際の誘導起電力で発生する正電圧または負電圧のパルス状の検知信号の基準電位に対し、前記三角波電圧波形信号を重畳させ、検知信号の電圧変化の傾きを、当該三角波電圧波形信号の信号変化分大きくして差分信号として出力する検知信号処理部と、正電圧または負電圧の前記差分信号を、ぞれぞれの極性に対応して予め設定された閾値と比較し、正電圧または負電圧のいずれか一方の発生した時点から、他方の発生した時点までの時間幅を測定し、この測定した時間幅から、前記磁気素子に印加されている磁界の強度を求める信号処理部とを備える。   The present invention has been made to solve the above-described problems. A signal processing circuit according to the present invention includes a clock signal generator that generates a synchronization signal having a constant period, and a drive coil for a fluxgate (FG) magnetic element. A driving signal generator for generating a triangular wave current signal to be supplied from the triangular wave signal; an excitation signal adjusting unit for generating a triangular wave voltage waveform signal from the triangular wave current signal; and a current of the triangular wave current in the detection coil of the magnetic element The triangular wave voltage waveform signal is superimposed on the reference potential of the positive or negative voltage pulse detection signal generated by the induced electromotive force generated when switching the direction, and the slope of the voltage change of the detection signal is A detection signal processing unit that increases the signal change of the triangular wave voltage waveform signal and outputs it as a differential signal, and the differential signal of positive voltage or negative voltage Compared to a preset threshold value corresponding to each polarity, the time width from the time of occurrence of one of the positive voltage or the negative voltage to the time of occurrence of the other was measured, and this measurement was performed. A signal processing unit that obtains the strength of the magnetic field applied to the magnetic element from the time width.

本発明の信号処理回路は、前記閾値に対しても前記三角波電圧波形信号を重畳させることを特徴とする。   The signal processing circuit of the present invention is characterized in that the triangular wave voltage waveform signal is also superimposed on the threshold value.

本発明の信号処理回路は、前記検知信号処理部が、前記検知信号と前記三角波電圧波形信号の反転信号との差動増幅を行い、当該検知信号の基準電位に対して前記三角波電圧波形信号を重畳させることを特徴とする。第1の実施形態に対応し、検知信号処理部は、検知信号増幅部104と検知信号比較部105とである。   In the signal processing circuit of the present invention, the detection signal processing unit performs differential amplification of the detection signal and an inverted signal of the triangular wave voltage waveform signal, and outputs the triangular wave voltage waveform signal with respect to a reference potential of the detection signal. It is characterized by overlapping. Corresponding to the first embodiment, the detection signal processing unit is a detection signal amplification unit 104 and a detection signal comparison unit 105.

本発明の信号処理回路は、前記検知信号処理部が、前記検知信号の電圧値に対して前記三角波電圧波形信号の電圧値を加算して第1波形信号を生成し、前記検知信号の反転信号の電圧値に対して前記三角波電圧波形信号の反転信号の電圧値を加算して第2波形信号を生成し、前記第1波形信号と第2波形信号と差動増幅を行い、前記差分信号を求めることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の信号処理回路。第2の実施形態に対応し、検知信号処理部は、検知信号加算増幅部13と検知信号比較部105とである。   In the signal processing circuit of the present invention, the detection signal processing unit generates a first waveform signal by adding the voltage value of the triangular wave voltage waveform signal to the voltage value of the detection signal, and an inverted signal of the detection signal A voltage value of an inverted signal of the triangular wave voltage waveform signal is added to a voltage value of the second waveform signal to generate a second waveform signal, differential amplification is performed on the first waveform signal and the second waveform signal, and the difference signal is The signal processing circuit according to claim 1, wherein the signal processing circuit is obtained. Corresponding to the second embodiment, the detection signal processing unit is a detection signal addition amplification unit 13 and a detection signal comparison unit 105.

本発明の信号処理回路は、前記検知信号処理部が、前記検知信号の増幅信号及び反転増幅信号を生成し、前記増幅信号の電圧値に対して前記三角波電圧波形信号の電圧値を加算して第1波形信号を生成し、前記反転増幅信号の電圧値に対して前記三角波電圧波形信号の反転信号の電圧値を加算して第2波形信号を生成し、前記第1波形信号の電圧値から前記第2波形信号の電圧値を減算して前記差分信号を生成することを特徴とする。第3の実施形態に対応し、検知信号処理部は、検知信号増幅部14と検知信号加算比較部15とである。   In the signal processing circuit of the present invention, the detection signal processing unit generates an amplified signal and an inverted amplified signal of the detection signal, and adds the voltage value of the triangular wave voltage waveform signal to the voltage value of the amplified signal. A first waveform signal is generated, a voltage value of the inverted signal of the triangular wave voltage waveform signal is added to a voltage value of the inverted amplified signal to generate a second waveform signal, and the voltage value of the first waveform signal is The difference signal is generated by subtracting the voltage value of the second waveform signal. Corresponding to the third embodiment, the detection signal processing unit is a detection signal amplification unit 14 and a detection signal addition comparison unit 15.

本発明の磁界検出装置は、フラックスゲート方式磁気素子と、上記いずれかの信号処理回路とを備えることを特徴とする。   A magnetic field detection apparatus according to the present invention includes a fluxgate magnetic element and any one of the signal processing circuits described above.

この発明によれば、検知信号に対して、FG方式磁気素子に励磁信号として印加する三角波信号に同期した三角波波形信号を重畳させるため、三角波信号の電圧の変化分が検知信号の波形の電圧変化に対して加算される。このため、検知信号増幅部の増幅度を大きくすることなく、検知信号の信号波形の立ち上がり(あるいは立ち下がり)におけるslopeを大きくすることができ、検知信号の電圧変動による検知信号間の時間幅の変動を抑制し、高い精度でFG方式磁気素子に印加される磁界の強度を測定することができる。   According to the present invention, since the triangular wave waveform signal synchronized with the triangular wave signal applied as the excitation signal to the FG magnetic element is superimposed on the detection signal, the change in the voltage of the triangular wave signal is the voltage change in the waveform of the detection signal. Is added to. For this reason, it is possible to increase the slope at the rise (or fall) of the signal waveform of the detection signal without increasing the amplification degree of the detection signal amplification unit, and the time width between the detection signals due to voltage fluctuation of the detection signal. The intensity of the magnetic field applied to the FG magnetic element can be measured with high accuracy while suppressing fluctuations.

本発明の一実施形態による信号処理回路を用いた磁界検出装置の構成例を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the structural example of the magnetic field detection apparatus using the signal processing circuit by one Embodiment of this invention. 検知信号増幅部104で行われる差分信号の生成処理を説明する波形図である。It is a wave form diagram explaining the production | generation process of the difference signal performed in the detection signal amplification part 104. FIG. 本発明の第2の実施形態による信号処理回路を用いた磁界検出装置の構成例を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the structural example of the magnetic field detection apparatus using the signal processing circuit by the 2nd Embodiment of this invention. 検知信号加算増幅部13で行われる差分信号の生成処理を説明する波形図である。It is a wave form diagram explaining the production | generation process of the difference signal performed in the detection signal addition amplification part. 本発明の第3の実施形態による信号処理回路を用いた磁界検出装置の構成例を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the structural example of the magnetic field detection apparatus using the signal processing circuit by the 3rd Embodiment of this invention. 検知信号加算比較部15で行われる差分信号の生成処理を説明する波形図である。It is a wave form diagram explaining the production | generation process of the difference signal performed in the detection signal addition comparison part 15. FIG. 本発明の第4の実施形態による信号処理回路を用いた磁界検出装置の構成例を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the structural example of the magnetic field detection apparatus using the signal processing circuit by the 4th Embodiment of this invention. 検知信号加算部16及び検知信号演算比較部17で行われる差分信号の生成処理を説明する波形図である。FIG. 5 is a waveform diagram illustrating a differential signal generation process performed by a detection signal addition unit 16 and a detection signal calculation comparison unit 17. FG方式の磁気素子の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the magnetic element of FG system. FG方式の磁気素子における磁気検出の原理を説明するタイミングチャートである。It is a timing chart explaining the principle of the magnetic detection in the FG-type magnetic element. FG方式の磁気素子200と、この磁気素子の出力する検知信号から、定常磁界Hexの強度を出力する磁界検出回路100とからなる従来の磁界検出装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the conventional magnetic field detection apparatus which consists of the magnetic element 200 of FG system, and the magnetic field detection circuit 100 which outputs the intensity | strength of the stationary magnetic field Hex from the detection signal which this magnetic element outputs. FG方式の磁気素子における磁気検出の原理を説明するタイミングチャートである。It is a timing chart explaining the principle of the magnetic detection in the FG-type magnetic element. 増幅第1検知信号の時間変動と、増幅第1検知信号の波形の立ち上がり部分の時間微分の最大値との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the time fluctuation | variation of an amplification 1st detection signal, and the maximum value of the time differentiation of the rising part of the waveform of an amplification 1st detection signal. 増幅第1検知信号の立ち上がり部分における時間微分によるslopeを説明する図である。It is a figure explaining the slope by time differentiation in the rising part of an amplification 1st detection signal.

<第1の実施形態>
以下、図面を参照して、本発明の第1の実施形態について説明する。図1は、この発明の第1の実施形態による信号処理回路を用いた磁界検出装置の構成例を示す概略ブロック図である。また、同図1において図11の各部に対応する部分には同一の符号を付け、同様の動作についてはその説明を省略し、異なる動作についてのみ説明する。
信号処理回路1は、励磁信号調整部11、駆動信号発生部101、クロック信号発生部102、クロック信号制御部103、検知信号増幅部104、検知信号比較部105、信号処理部106を備えている。
<First Embodiment>
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic block diagram showing a configuration example of a magnetic field detection apparatus using a signal processing circuit according to the first embodiment of the present invention. Also, in FIG. 1, parts corresponding to those in FIG. 11 are denoted by the same reference numerals, description of similar operations is omitted, and only different operations are described.
The signal processing circuit 1 includes an excitation signal adjustment unit 11, a drive signal generation unit 101, a clock signal generation unit 102, a clock signal control unit 103, a detection signal amplification unit 104, a detection signal comparison unit 105, and a signal processing unit 106. .

クロック信号発生部102は、図10における励磁信号の基となる同期信号として、三角波信号を予め設定された周期Tにより生成し、駆動信号発生部101及びクロック信号制御部103の各々に出力する。
駆動信号発生部101は、クロック信号発生部102から供給される三角波信号から、磁気素子200の駆動コイル(励磁コイル)に対して供給する三角波電流信号を生成する。
また、駆動信号発生部101は、生成した三角波電流信号を、磁気素子200の駆動コイルに供給するとともに、励磁信号調整部11に対して出力する。
The clock signal generation unit 102 generates a triangular wave signal with a preset period T as a synchronization signal that is the basis of the excitation signal in FIG. 10, and outputs it to each of the drive signal generation unit 101 and the clock signal control unit 103.
The drive signal generation unit 101 generates a triangular wave current signal to be supplied to the drive coil (excitation coil) of the magnetic element 200 from the triangular wave signal supplied from the clock signal generation unit 102.
The drive signal generator 101 supplies the generated triangular wave current signal to the drive coil of the magnetic element 200 and outputs it to the excitation signal adjuster 11.

次に、図2は、検知信号増幅部104で行われる差分信号の生成処理を説明する波形図である。図2(b)は、磁気素子200の検出コイル(検知コイル)から検知信号増幅部104内の差動増幅器の(+)側端子に供給される検知信号(すでに説明した誘導起電力による第1検知信号及び第2検知信号)の波形であり、横軸が時刻を示し、縦軸が検知信号の電圧値を示している。図2(c)は、励磁信号調整部11から検知信号増幅部104の差動増幅器の(−)側端子に供給される三角波電圧波形信号(後述)の波形であり、横軸が時刻を示し、縦軸が三角波電圧信号の電圧値を示している。図2(a)は、検知信号増幅部104内の差動増幅器の出力する差分信号の波形であり、横軸が時刻を示し、縦軸が差分信号の電圧値を示している。   Next, FIG. 2 is a waveform diagram for explaining a differential signal generation process performed by the detection signal amplification unit 104. FIG. 2B shows a detection signal (first induced by the induced electromotive force already described) supplied from the detection coil (detection coil) of the magnetic element 200 to the (+) side terminal of the differential amplifier in the detection signal amplification unit 104. Detection signal and second detection signal), the horizontal axis indicates the time, and the vertical axis indicates the voltage value of the detection signal. FIG. 2C is a waveform of a triangular wave voltage waveform signal (described later) supplied from the excitation signal adjustment unit 11 to the (−) side terminal of the differential amplifier of the detection signal amplification unit 104, and the horizontal axis indicates the time. The vertical axis indicates the voltage value of the triangular wave voltage signal. FIG. 2A shows the waveform of the differential signal output from the differential amplifier in the detection signal amplification unit 104, where the horizontal axis indicates time and the vertical axis indicates the voltage value of the differential signal.

図1に戻り、励磁信号調整部11は、駆動信号発生部101から供給される三角波信号を検知信号重畳用の三角波信号に変換する。すなわち、励磁信号調整部11は、この三角波信号の波高値を調整し、波高値を調整した三角波信号として、検知信号増幅部104内の差動増幅器の(−)側端子に対して出力する(図2(c))。ここで、検知信号重畳用の三角波信号は、励磁信号発生部から供給される三角波信号に同期している。   Returning to FIG. 1, the excitation signal adjustment unit 11 converts the triangular wave signal supplied from the drive signal generation unit 101 into a triangular wave signal for detection signal superimposition. In other words, the excitation signal adjustment unit 11 adjusts the peak value of the triangular wave signal and outputs the adjusted triangular wave signal to the (−) side terminal of the differential amplifier in the detection signal amplification unit 104 ( FIG. 2 (c)). Here, the triangular wave signal for superimposing the detection signal is synchronized with the triangular wave signal supplied from the excitation signal generator.

検知信号増幅部104は、差動増幅器の(+)側端子に供給される検知信号と、(−)側端子に供給される検知信号重畳用の三角波信号との電圧値の差動増幅処理を行う。また、検知信号増幅部104は、検知信号と検知信号重畳用の三角波信号との電圧値の差分を示す差分信号(第1検知差分信号、第2検知差分信号)を、検知信号比較部105に出力する。ここで、第1検知差分信号は第1検知信号に対応し、第2検知差分信号は第2検知信号に対応している。また、この差動増幅処理において、差分信号の基準電位は、三角波信号が電圧制御により重畳され、磁気素子200の駆動コイルに印加される電流制御の三角波信号の電流値の変化に同期して変化することになる。   The detection signal amplification unit 104 performs differential amplification processing of the voltage value of the detection signal supplied to the (+) side terminal of the differential amplifier and the triangular wave signal for superimposing the detection signal supplied to the (−) side terminal. Do. Further, the detection signal amplifying unit 104 sends a difference signal (a first detection difference signal, a second detection difference signal) indicating a difference in voltage value between the detection signal and the triangular signal for superimposing the detection signal to the detection signal comparison unit 105. Output. Here, the first detection difference signal corresponds to the first detection signal, and the second detection difference signal corresponds to the second detection signal. In this differential amplification process, the reference potential of the differential signal changes in synchronization with the change in the current value of the current-controlled triangular wave signal applied to the drive coil of the magnetic element 200 by superimposing the triangular wave signal by voltage control. Will do.

検知信号比較部105は、検知信号増幅部104から供給される第1検知差分信号の電圧値と、予め設定されている閾値VthHとを比較し、第1検知差分信号の電圧値が閾値VthHを下回った場合、信号処理部106に対して第1判定信号を出力する。
同様に、検知信号比較部105は、検知信号増幅部104から供給される第2検知差分信号の電圧値と、予め設定されている閾値VthLとを比較し、第2検知差分信号の電圧値が閾値VthLを超えた場合、信号処理部106に対して第2判定信号を出力する。
The detection signal comparison unit 105 compares the voltage value of the first detection difference signal supplied from the detection signal amplification unit 104 with a preset threshold value VthH, and the voltage value of the first detection difference signal sets the threshold value VthH. When it falls below, a 1st determination signal is output with respect to the signal processing part 106. FIG.
Similarly, the detection signal comparison unit 105 compares the voltage value of the second detection difference signal supplied from the detection signal amplification unit 104 with a preset threshold value VthL, and the voltage value of the second detection difference signal is determined. When the threshold value VthL is exceeded, a second determination signal is output to the signal processing unit 106.

ここで、第1検知差分信号は、波形の立ち上がりのslopeが、第1検知信号(極性が正の電圧のパルス状の信号)のslopeに対して、三角波電圧波形信号の立ち上がりのslopeが差増増幅により減算されることで、第1検知信号のslopeに対してより急峻となっている。
同様に、第2検知差分信号は、波形の立ち下がりのslopeが、第2検知信号(極性が負の電圧のパルス状の信号)のslopeに対して、三角波電圧波形信号の立ち下がりのslopeが差動増幅により減算されることで、第2検知信号のslopeに対してより急峻となっている。
これにより、検知信号増幅部104は、第1検知信号の波形の立ち下がり及び第2検知信号の波形の立ち上がりの各々のslopeを大きくするため、増幅度を増加させる必要がなくなる。したがって、本実施形態においては、検知信号の変動を増幅させることなく、検知信号の波形のslopeを大きくし、次段の検知信号比較部105の検出精度を向上させている。
Here, the slope of the rising edge of the waveform of the first detection differential signal is increased by the slope of the rising edge of the triangular wave voltage waveform signal with respect to the slope of the first detection signal (pulse signal having a positive polarity voltage). By being subtracted by amplification, the slope of the first detection signal is steeper.
Similarly, the second detection differential signal has a slope at the falling edge of the waveform, and a slope at the falling edge of the triangular wave voltage waveform signal with respect to the slope of the second detection signal (pulsed signal having a negative polarity voltage). By subtracting by differential amplification, the slope of the second detection signal is steeper.
Thereby, the detection signal amplification unit 104 increases the slope of each of the falling edge of the waveform of the first detection signal and the rising edge of the waveform of the second detection signal, so that it is not necessary to increase the amplification degree. Therefore, in this embodiment, without increasing the fluctuation of the detection signal, the slope of the waveform of the detection signal is increased, and the detection accuracy of the detection signal comparison unit 105 at the next stage is improved.

また、検知信号比較部105においては、検知信号と閾値との比較を行う場合、検知信号の波形のslopeを大きいため、検知信号の電圧の変動及び閾値の電圧の変動に対して、従来に比較してより誤差が少ない状態で比較の処理を行うことができる。
したがって、検知信号比較部105は、すでに述べたように、定常磁界Hexの磁界強度に対応した第1判定信号及び第2判定信号を、電圧変動の影響を低減することができ、高い精度で第1検知信号及び第2検知信号に基づいて出力することができる。
Further, in the detection signal comparison unit 105, when comparing the detection signal and the threshold value, since the slope of the waveform of the detection signal is large, the detection signal comparison unit 105 compares the fluctuation of the detection signal voltage and the threshold voltage. Thus, the comparison process can be performed with less error.
Therefore, as described above, the detection signal comparison unit 105 can reduce the influence of the voltage fluctuation on the first determination signal and the second determination signal corresponding to the magnetic field strength of the stationary magnetic field Hex, and can perform the first determination signal with high accuracy. It can output based on the 1st detection signal and the 2nd detection signal.

信号処理部106は、クロック信号制御部103から周期信号が供給されると、内部のタイマーカウンタをリセットし、第1判定信号が供給されると計数処理を開始し、第2判定信号が供給されるタイミングで計数処理を停止する。すなわち、第1判定信号と第2判定信号との時間幅、すなわち第1検知信号と第2検知信号との時間幅を、タイマーカウンタの計数値として求める。
また、信号処理部106は、上記周期信号が供給されて、タイマーカウンタをリセットする際、内部の対応テーブルからタイマーカウンタの計数値に対応する磁界強度を読み出し、外部回路に出力する。ここで、タイマーカウンタでなくとも、図示しないクロック回路の発生する一定周期のクロックをカウントするカウンタを用い、このカウンタの計数値を磁界強度に変更する構成としてもよい。この一定周期の長さが磁界検出の精度となる。
また、すでに述べたように、信号処理部106は、検知信号比較部105から供給される第1判定信号及び第2反転信号の各々が、高い精度によりそれぞれ第1検知信号及び第2検知信号を検出したものであるため、定常磁界Hexの磁界強度を高い精度で検出することができる。
When the periodic signal is supplied from the clock signal control unit 103, the signal processing unit 106 resets the internal timer counter. When the first determination signal is supplied, the signal processing unit 106 starts the counting process and is supplied with the second determination signal. The counting process is stopped at the timing. That is, the time width between the first determination signal and the second determination signal, that is, the time width between the first detection signal and the second detection signal is obtained as the count value of the timer counter.
When the periodic signal is supplied and the timer counter is reset, the signal processing unit 106 reads out the magnetic field intensity corresponding to the count value of the timer counter from the internal correspondence table and outputs it to the external circuit. Here, instead of the timer counter, a counter that counts a fixed-cycle clock generated by a clock circuit (not shown) may be used, and the count value of this counter may be changed to the magnetic field strength. The length of this constant period is the accuracy of magnetic field detection.
Further, as already described, the signal processing unit 106 determines that the first determination signal and the second inverted signal supplied from the detection signal comparison unit 105 are the first detection signal and the second detection signal, respectively, with high accuracy. Since it is detected, the magnetic field strength of the stationary magnetic field Hex can be detected with high accuracy.

次に、図2を用いて、本実施形態における信号処理回路を用いた磁界検出装置の動作の説明を行う。
時刻t0:
クロック信号制御部103は、クロック信号発生部102から供給される三角波信号の波高値から周期信号を生成し、信号処理部106に対して出力する。
信号処理部106は、周期信号が供給されると、内部のタイマーカウンタの計数値に対応する磁界強度を内部のテーブルから読み出し、この読み出した磁界強度を現在の定常磁界Hexの磁界強度として外部回路に対して出力する。
そして、信号処理部106は、内部のタイマーカウンタの計数値をリセットし、0とする。
Next, the operation of the magnetic field detection apparatus using the signal processing circuit in this embodiment will be described with reference to FIG.
Time t0:
The clock signal control unit 103 generates a periodic signal from the peak value of the triangular wave signal supplied from the clock signal generation unit 102 and outputs the periodic signal to the signal processing unit 106.
When the periodic signal is supplied, the signal processing unit 106 reads the magnetic field strength corresponding to the count value of the internal timer counter from the internal table, and uses the read magnetic field strength as the magnetic field strength of the current steady magnetic field Hex. Output for.
Then, the signal processing unit 106 resets the count value of the internal timer counter to zero.

このとき、駆動信号発生部101は、クロック信号発生部102から供給される三角波信号から生成した三角波電流信号を、磁気素子200の駆動コイルに対して供給している。
また、磁気素子200の検出コイルは、三角波電流信号に対する定常磁界Hexによって駆動電流(励磁電流)Idにオフセットが生じ、このオフセット量に応じてT/2の周期からずれた第1検知信号及び第2検知信号を発生している。
このとき、励磁信号調整部11は、駆動信号発生部101から供給される三角波電流信号を調整し、三角波電圧波形信号として検知信号増幅部104の差動増幅器の(−)側端子に対して出力する。
At this time, the drive signal generator 101 supplies a triangular wave current signal generated from the triangular wave signal supplied from the clock signal generator 102 to the drive coil of the magnetic element 200.
In addition, the detection coil of the magnetic element 200 causes an offset in the drive current (excitation current) Id due to the stationary magnetic field Hex with respect to the triangular wave current signal, and the first detection signal and the first detection signal shifted from the T / 2 period according to the offset amount. 2 detection signals are generated.
At this time, the excitation signal adjustment unit 11 adjusts the triangular wave current signal supplied from the drive signal generation unit 101 and outputs it as a triangular wave voltage waveform signal to the (−) side terminal of the differential amplifier of the detection signal amplification unit 104. To do.

そして、検知信号増幅部104は、検知信号(第1検知信号及び第2検知信号)の電圧と、検知信号に対して反転した波形である三角波電圧波形信号の電圧との差動増幅を行い、差分信号(第1検知差分信号及び第2検知差分信号)を出力する。
ここで、励磁信号調整部11は、三角波電圧波形信号の正の波高値が検知信号増幅部104で増幅された場合、閾値VthHを超えず、かつ第1検知差分信号のslope立ち下がりの角度θが90度以上にならない大きさに三角波信号を調整する。
また、同様に、励磁信号調整部11は、三角波電圧波形信号の負の波高値が検知信号増幅部104で増幅された場合、閾値VthLを下回らず、かつ第2検知差分信号のslopeの角度θが90度以上にならない大きさに三角波信号を調整する。
Then, the detection signal amplification unit 104 performs differential amplification between the voltage of the detection signal (the first detection signal and the second detection signal) and the voltage of the triangular wave voltage waveform signal that is a waveform inverted with respect to the detection signal, A difference signal (a first detection difference signal and a second detection difference signal) is output.
Here, when the positive peak value of the triangular wave voltage waveform signal is amplified by the detection signal amplification unit 104, the excitation signal adjustment unit 11 does not exceed the threshold VthH and the angle θ of the slope of the first detection difference signal θ The triangular wave signal is adjusted to a size that does not exceed 90 degrees.
Similarly, when the negative peak value of the triangular wave voltage waveform signal is amplified by the detection signal amplification unit 104, the excitation signal adjustment unit 11 does not fall below the threshold VthL and the angle θ of the slope of the second detection difference signal The triangular wave signal is adjusted to a size that does not exceed 90 degrees.

時刻t1:
検知信号比較部105は、第1検知差分信号及び第2検知差分信号を含む差分信号において、第1検知差分信号の電圧値が閾値VthLを下回るか、あるいは第2検知差分信号の電圧値が閾値VthHを超えるかいなかの判定を行う。
ここで、検知信号比較部105は、第1検知差分信号の電圧値が閾値VthLを下回るため、この下回ったタイミングにおいて、第1判定信号を信号処理部106へ出力する。
これにより、信号処理部106は、第1判定信号が供給された時点から、タイマーカウンタの計数処理を開始する。
Time t1:
In the difference signal including the first detection difference signal and the second detection difference signal, the detection signal comparison unit 105 determines whether the voltage value of the first detection difference signal is lower than the threshold value VthL or the voltage value of the second detection difference signal is the threshold value. It is determined whether or not VthH is exceeded.
Here, since the voltage value of the first detection difference signal is lower than the threshold value VthL, the detection signal comparison unit 105 outputs the first determination signal to the signal processing unit 106 at a timing lower than the threshold value VthL.
As a result, the signal processing unit 106 starts the counting process of the timer counter from the time when the first determination signal is supplied.

時刻t2:
検知信号比較部105は、第1検知差分信号及び第2検知差分信号を含む差分信号において、第1検知差分信号の電圧値が閾値VthLを下回るか、かつ、第2検知差分信号の電圧値が閾値VthHを上回るかいなかの判定を行う。
ここで、検知信号比較部105は、第2検知差分信号の電圧値が閾値VthHを越えるため、この超えたタイミングにおいて、第2判定信号を信号処理部106へ出力する。
これにより、信号処理部106は、第2判定信号が供給された時点において、タイマーカウンタの計数処理を停止する。
Time t2:
In the difference signal including the first detection difference signal and the second detection difference signal, the detection signal comparison unit 105 determines whether the voltage value of the first detection difference signal is lower than the threshold value VthL and the voltage value of the second detection difference signal is It is determined whether or not the threshold value VthH is exceeded.
Here, since the voltage value of the second detection difference signal exceeds the threshold value VthH, the detection signal comparison unit 105 outputs the second determination signal to the signal processing unit 106 at a timing exceeding this.
Thereby, the signal processing unit 106 stops the counting process of the timer counter at the time when the second determination signal is supplied.

時刻t3(時刻t0に対応):
信号処理部106は、周期信号が供給されると、内部のタイマーカウンタの計数値に対応する磁界強度を内部のテーブルから読み出し、この読み出した磁界強度を現在の定常磁界Hexの磁界強度として外部回路に対して出力する。
そして、信号処理部106は、内部のタイマーカウンタの計数値をリセットして、0とする。
上述した時刻t0から時刻t2の処理を繰り返し、所定の周期T毎に定常磁界Hexの磁界強度を次段の回路に対して出力する。
Time t3 (corresponding to time t0):
When the periodic signal is supplied, the signal processing unit 106 reads the magnetic field strength corresponding to the count value of the internal timer counter from the internal table, and uses the read magnetic field strength as the magnetic field strength of the current steady magnetic field Hex. Output for.
Then, the signal processing unit 106 resets the count value of the internal timer counter to zero.
The processing from time t0 to time t2 described above is repeated, and the magnetic field strength of the stationary magnetic field Hex is output to the next stage circuit at every predetermined period T.

<第2の実施形態>
以下、図面を参照して、本発明の第2の実施形態について説明する。図3は、この発明の第2の実施形態による信号処理回路を用いた磁界検出装置の構成例を示す概略ブロック図である。また、同図3において図1の第1の実施形態における各部に対応する部分には同一の符号を付け、同様の動作についてはその説明を省略し、異なる動作についてのみ説明する。
信号処理回路1Aは、励磁信号調整部12、駆動信号発生部101、クロック信号発生部102、クロック信号制御部103、検知信号加算増幅部13、検知信号比較部105、信号処理部106を備えている。
<Second Embodiment>
The second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 3 is a schematic block diagram showing a configuration example of a magnetic field detection device using a signal processing circuit according to the second embodiment of the present invention. Also, in FIG. 3, the same reference numerals are given to portions corresponding to the respective portions in the first embodiment of FIG. 1, description of similar operations is omitted, and only different operations will be described.
The signal processing circuit 1A includes an excitation signal adjustment unit 12, a drive signal generation unit 101, a clock signal generation unit 102, a clock signal control unit 103, a detection signal addition amplification unit 13, a detection signal comparison unit 105, and a signal processing unit 106. Yes.

第2の実施形態が第1の実施形態と異なる点は、励磁信号調整部11が励磁信号調整部12に、また、検知信号増幅部104が検知信号加算増幅部13に置き換えられている点である。
励磁信号調整部12は、駆動信号発生部101から供給される三角波電流信号から、この三角波信号の波高値を調整し、検知信号重畳用の三角波信号と、三角波信号が反転した波形の検知信号重畳用の反転三角波信号とを生成する。
そして、励磁信号調整部12は、生成した検知信号重畳用の三角波信号及び検知信号重畳用の反転三角波信号の各々を、検知信号加算増幅部13に対して出力する。ここで、検知信号重畳用の三角波信号及び検知信号重畳用の反転三角波信号の各々は、三角波信号に同期している。
The second embodiment is different from the first embodiment in that the excitation signal adjustment unit 11 is replaced with an excitation signal adjustment unit 12 and the detection signal amplification unit 104 is replaced with a detection signal addition amplification unit 13. is there.
The excitation signal adjustment unit 12 adjusts the peak value of the triangular wave signal from the triangular wave current signal supplied from the drive signal generation unit 101, and superimposes the triangular wave signal for superimposing the detection signal and the detection signal superposition of the waveform obtained by inverting the triangular wave signal. And an inverted triangular wave signal.
Then, the excitation signal adjustment unit 12 outputs the generated triangular signal for superimposing the detection signal and the inverted triangular wave signal for superimposing the detection signal to the detection signal addition amplification unit 13. Here, each of the triangular wave signal for superimposing the detection signal and the inverted triangular wave signal for superimposing the detection signal is synchronized with the triangular wave signal.

次に、図4は、検知信号加算増幅部13で行われる差分信号の生成処理を説明する波形図である。図4(b)は、磁気素子200の検出コイルから供給される検知信号(第1検知信号及び第2検知信号)と、励磁信号調整部12から供給される三角波電圧波形信号との電圧値間の加算処理により得られる第1信号波形であり、横軸が時刻を示し、縦軸が第1波形信号の電圧値を示している。図4(c)は、磁気素子200の検出コイルから供給される検知信号(第1検知信号及び第2検知信号)の反転信号と、励磁信号調整部12から供給される反転三角波電圧波形信号との電圧値間の加算処理により得られる第2信号波形を示す図であり、横軸が時刻を示し、縦軸が第2波形信号の電圧値を示している。図4(a)は、検知信号増幅部104内の差動増幅器の出力する、第1波形信号の電圧値と第2波形信号の電圧値との差分を増幅した差分信号(差分増幅の信号)の波形であり、横軸が時刻を示し、縦軸が差分信号の電圧値を示している。   Next, FIG. 4 is a waveform diagram for explaining a differential signal generation process performed by the detection signal addition amplification unit 13. FIG. 4B shows the voltage value between the detection signal (first detection signal and second detection signal) supplied from the detection coil of the magnetic element 200 and the triangular wave voltage waveform signal supplied from the excitation signal adjustment unit 12. The horizontal axis indicates time and the vertical axis indicates the voltage value of the first waveform signal. FIG. 4C shows an inversion signal of the detection signals (first detection signal and second detection signal) supplied from the detection coil of the magnetic element 200, and an inverted triangular wave voltage waveform signal supplied from the excitation signal adjustment unit 12. FIG. 6 is a diagram illustrating a second signal waveform obtained by the addition processing between the voltage values of the two, wherein the horizontal axis indicates time and the vertical axis indicates the voltage value of the second waveform signal. FIG. 4A shows a differential signal (differential amplification signal) obtained by amplifying the difference between the voltage value of the first waveform signal and the voltage value of the second waveform signal, which is output from the differential amplifier in the detection signal amplification unit 104. The horizontal axis indicates the time, and the vertical axis indicates the voltage value of the difference signal.

図3に戻り、検知信号加算増幅部13は、内部に第1加算器及び第2加算器の2台の加算器と、1台の差動増幅器とが設けられている。この検知信号加算増幅部13内において、第1加算器、第2加算器及び差動増幅器の各々は以下の信号処理を行う。
第1加算器は、磁気素子200の検出コイルの検知信号の電圧値と、励磁信号調整部12から供給される三角波電圧波形信号の電圧値との加算処理を行い、三角波電圧波形信号の電圧値が重畳された図4(b)の第1波形信号を生成する。また、第2加算器は、磁気素子200の検出コイルの検知信号の反転信号の電圧値と、励磁信号調整部12から供給される反転三角波電圧波形信号の電圧値との加算処理を行い、反転三角波電圧波形信号の電圧値が重畳された図4(c)の第2波形信号を生成する。
そして、差動増幅器は、第1波形信号の電圧値から第2波形信号の電圧値を減算した差分を求め、この差分を予め設定されている増幅度により増幅し、この差分の増幅結果を差分信号(第1検知差分信号及び第2検知差分信号)として、検知信号比較部105に対して出力する。
これにより、検知信号比較部105は、第1検知差分信号及び第2検知差分信号を含む差分信号において、第1検知差分信号の電圧値が閾値VthLを下回るか、あるいは第2検知差分信号の電圧値が閾値VthHを超えるかいなかの判定を行う。
そして、検知信号比較部105は、判定の結果得られた第1判定信号及び第2判定信号の各々を、信号処理部106に対して出力する。
図4のタイミングチャートにおける磁界検出装置の動作は、上述した励磁信号調整部12及び検知信号加算増幅部13の構成の違い以外において、第1の実施形態と同様である。
Returning to FIG. 3, the detection signal addition amplification unit 13 includes two adders, a first adder and a second adder, and one differential amplifier. In the detection signal addition amplification unit 13, each of the first adder, the second adder, and the differential amplifier performs the following signal processing.
The first adder performs addition processing of the voltage value of the detection signal of the detection coil of the magnetic element 200 and the voltage value of the triangular wave voltage waveform signal supplied from the excitation signal adjustment unit 12, and the voltage value of the triangular wave voltage waveform signal Is superimposed on the first waveform signal of FIG. 4B. The second adder performs addition processing of the voltage value of the inverted signal of the detection signal of the detection coil of the detection coil of the magnetic element 200 and the voltage value of the inverted triangular wave voltage waveform signal supplied from the excitation signal adjustment unit 12 to invert The second waveform signal of FIG. 4C on which the voltage value of the triangular wave voltage waveform signal is superimposed is generated.
Then, the differential amplifier obtains a difference obtained by subtracting the voltage value of the second waveform signal from the voltage value of the first waveform signal, amplifies the difference by a preset amplification degree, and the amplification result of the difference is a difference. It outputs to the detection signal comparison part 105 as a signal (a 1st detection difference signal and a 2nd detection difference signal).
Accordingly, the detection signal comparison unit 105 determines whether the voltage value of the first detection difference signal is lower than the threshold value VthL or the voltage of the second detection difference signal in the difference signal including the first detection difference signal and the second detection difference signal. It is determined whether the value exceeds the threshold value VthH.
Then, the detection signal comparison unit 105 outputs each of the first determination signal and the second determination signal obtained as a result of the determination to the signal processing unit 106.
The operation of the magnetic field detection apparatus in the timing chart of FIG. 4 is the same as that of the first embodiment except for the differences in the configurations of the excitation signal adjustment unit 12 and the detection signal addition amplification unit 13 described above.

上述したように、本実施形態においては、第1加算器の生成する第1波形信号の電圧値から、第2加算器の生成する第2波形信号の電圧値との差動増幅を行うことにより、検知差分信号(第1検知差分信号及び第2検知差分信号)を生成する。
このため、本実施形態は、直接に検知差分信号を差動増幅処理により求める第1の実施形態に比較して、第1加算器及び第2加算器の各々が生成する第1波形信号と第2波形信号との差動増幅を行うため、差動増幅器における増幅度を低下させることで、検知信号比較部105に対して供給する差分信号の電圧変動を低下させることが可能となる。
As described above, in the present embodiment, by performing differential amplification between the voltage value of the first waveform signal generated by the first adder and the voltage value of the second waveform signal generated by the second adder. The detection difference signal (the first detection difference signal and the second detection difference signal) is generated.
For this reason, in the present embodiment, the first waveform signal and the first waveform signal generated by each of the first adder and the second adder are compared with the first embodiment in which the detection difference signal is directly obtained by differential amplification processing. Since the differential amplification with the two waveform signals is performed, it is possible to reduce the voltage fluctuation of the differential signal supplied to the detection signal comparison unit 105 by reducing the amplification degree in the differential amplifier.

すなわち、差動増幅器においては、同一の増幅度であっても周波数特性によって、時間変化量の小さい信号に対する増幅度が、時間変化量のより大きい信号に対する増幅度より実効的に大きくなる。
したがって、第1の実施形態に比較して、反転三角波信号及び三角波信号を与えて、第1加算器及び第2加算器の各々の加算処理により、差動増幅器の増幅度を低下させた差動増幅を行い、slopeの大きさをより増加させ、かつ第1波形信号及び第2波形信号における電圧変動の比率、すなわち検知差分信号の電圧変動によるノイズを低減することができる。さらに、差動信号であるため同相ノイズを除去することが可能となり、同相の電圧揺動によるノイズ成分を除去することができる。
That is, in the differential amplifier, even with the same amplification factor, the amplification factor with respect to a signal with a small amount of time change is effectively larger than the amplification factor with respect to a signal with a large amount of time change due to frequency characteristics.
Therefore, in comparison with the first embodiment, the inverted triangular wave signal and the triangular wave signal are given, and the differential in which the amplification degree of the differential amplifier is reduced by the addition processing of each of the first adder and the second adder. Amplification is performed to increase the magnitude of the slope, and it is possible to reduce the noise due to the voltage fluctuation ratio of the first waveform signal and the second waveform signal, that is, the voltage fluctuation of the detection difference signal. Furthermore, since it is a differential signal, in-phase noise can be removed, and noise components due to in-phase voltage fluctuations can be removed.

<第3の実施形態>
以下、図面を参照して、本発明の第3の実施形態について説明する。図5は、この発明の第3の実施形態による信号処理回路を用いた磁界検出装置の構成例を示す概略ブロック図である。また、同図5において図1の第1の実施形態における各部に対応する部分には同一の符号を付け、同様の動作についてはその説明を省略し、異なる動作についてのみ説明する。
信号処理回路1Bは、励磁信号調整部12、駆動信号発生部101、クロック信号発生部102、クロック信号制御部103、検知信号増幅部14、検知信号加算比較部15、信号処理部106を備えている。
<Third Embodiment>
The third embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 5 is a schematic block diagram showing a configuration example of a magnetic field detection device using a signal processing circuit according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 5, the same reference numerals are given to the portions corresponding to the respective portions in the first embodiment of FIG. 1, description of similar operations is omitted, and only different operations will be described.
The signal processing circuit 1B includes an excitation signal adjustment unit 12, a drive signal generation unit 101, a clock signal generation unit 102, a clock signal control unit 103, a detection signal amplification unit 14, a detection signal addition comparison unit 15, and a signal processing unit 106. Yes.

第3の実施形態が第1の実施形態と異なる点は、励磁信号調整部11が励磁信号調整部12に、また、検知信号増幅部104が検知信号増幅部14に、さらに検知信号比較部105が検知信号加算比較部15に置き換えられている点である。
励磁信号調整部12は、駆動信号発生部101から供給される三角波信号から、この三角波信号の波高値を調整し、検知信号重畳用の三角波信号と、三角波電圧波形信号が反転した波形である検知信号重畳用の反転三角波電圧波形信号とを生成する。
そして、励磁信号調整部12は、生成した検知信号重畳用の三角波信号及び検知信号重畳用の反転三角波信号の各々を、検知信号加算増幅部13に対して出力する。ここで、検知信号重畳用の三角波電圧波形信号及び検知信号重畳用の反転三角波電圧波形信号の各々は、三角波信号に同期している。
検知信号増幅部14は、磁気素子200の検出コイルから出力される検知信号を増幅した増幅信号と、当該検知信号を反転増幅した反転増幅信号との各々を検知信号加算比較部15に対して出力する。
The third embodiment differs from the first embodiment in that the excitation signal adjustment unit 11 is the excitation signal adjustment unit 12, the detection signal amplification unit 104 is the detection signal amplification unit 14, and the detection signal comparison unit 105. Is replaced by the detection signal addition comparison unit 15.
The excitation signal adjustment unit 12 adjusts the peak value of the triangular wave signal from the triangular wave signal supplied from the drive signal generation unit 101, and detects a waveform in which the triangular wave signal for superimposing the detection signal and the triangular wave voltage waveform signal are inverted. An inverted triangular wave voltage waveform signal for signal superposition is generated.
Then, the excitation signal adjustment unit 12 outputs the generated triangular signal for superimposing the detection signal and the inverted triangular wave signal for superimposing the detection signal to the detection signal addition amplification unit 13. Here, each of the triangular wave voltage waveform signal for detection signal superimposition and the inverted triangular wave voltage waveform signal for detection signal superposition is synchronized with the triangular wave signal.
The detection signal amplification unit 14 outputs each of an amplification signal obtained by amplifying the detection signal output from the detection coil of the magnetic element 200 and an inverted amplification signal obtained by inverting and amplifying the detection signal to the detection signal addition comparison unit 15. To do.

次に、図6は、検知信号加算比較部15で行われる差分信号の生成処理を説明する波形図である。図6(b)は、磁気素子200の検出コイルから供給される検知信号(第1検知信号及び第2検知信号)を増幅した増幅信号と、励磁信号調整部12から供給される三角波電圧波形信号との電圧値間の加算処理により得られる第1信号波形であり、横軸が時刻を示し、縦軸が第1波形信号の電圧値を示している。図6(c)は、磁気素子200の検出コイルから供給される検知信号(第1検知信号及び第2検知信号)を反転増幅した反転増幅信号と、励磁信号調整部12から供給される反転三角波電圧波形信号との電圧値間の加算処理により得られる第2信号波形であり、横軸が時刻を示し、縦軸が第2波形信号の電圧値を示している。図6(a)は、検知信号加算比較部15内の加算器の出力する、第1波形信号の電圧値から第2波形信号の電圧値を差動増幅した差分信号の波形であり、横軸が時刻を示し、縦軸が差分信号の電圧値を示している。   Next, FIG. 6 is a waveform diagram for explaining the difference signal generation processing performed by the detection signal addition comparison unit 15. FIG. 6B shows an amplified signal obtained by amplifying the detection signals (first detection signal and second detection signal) supplied from the detection coil of the magnetic element 200, and a triangular wave voltage waveform signal supplied from the excitation signal adjustment unit 12. Is a first signal waveform obtained by the addition processing between the voltage values, and the horizontal axis indicates time and the vertical axis indicates the voltage value of the first waveform signal. FIG. 6C shows an inverted amplified signal obtained by inverting and amplifying the detection signals (first detection signal and second detection signal) supplied from the detection coil of the magnetic element 200 and an inverted triangular wave supplied from the excitation signal adjustment unit 12. It is the 2nd signal waveform obtained by addition processing between voltage values with a voltage waveform signal, a horizontal axis shows time, and a vertical axis shows a voltage value of the 2nd waveform signal. FIG. 6A is a waveform of a differential signal that is differentially amplified from the voltage value of the first waveform signal, which is output from the adder in the detection signal addition / comparison unit 15, and the horizontal axis Indicates the time, and the vertical axis indicates the voltage value of the differential signal.

図5に戻り、検知信号加算比較部15は、内部に第1加算器及び第2加算器の2台の加算器と、1台の減算器と、比較器とが設けられている。この検知信号加算比較部15内において、第1加算器、第2加算器及び減算器の各々は以下の信号処理を行う。
第1加算器は、磁気素子200の検出コイルの検知信号が増幅された増幅信号から、励磁信号調整部12から供給される検知信号重畳用の三角波信号を加算し、三角波信号が重畳された図6(b)の第1波形信号を生成する。また、第2加算器は、磁気素子200の検出コイルの検知信号が反転増幅された反転増幅信号から、励磁信号調整部12から供給される検知信号重畳用の反転三角波信号の電圧値を加算することで、検知信号重畳用の反転三角波信号が重畳された図6(c)の第2波形信号を生成する。
そして、減算器は、第1波形信号から第2波形信号を減算して差分を求め、この差分から差分信号(第1検知差分信号及び第2検知差分信号)を生成する。
また、比較器は、第1検知差分信号及び第2検知差分信号を含む差分信号において、第1検知差分信号の電圧値が閾値VthLを下回る、かつ、第2検知差分信号の電圧値が閾値VthHを超えるかいなかの判定を行う。
そして、比較器は、判定の結果得られた第1判定信号及び第2判定信号の各々を、信号処理部106に対して出力する。
図6のタイミングチャートにおける磁界検出装置の動作は、上述した励磁信号調整部12、検知信号増幅部14及び検知信号加算比較部15の構成の違い以外において、第1の実施形態と同様である。
Returning to FIG. 5, the detection signal addition / comparison unit 15 includes two adders, a first adder and a second adder, one subtractor, and a comparator. In the detection signal addition comparison unit 15, each of the first adder, the second adder, and the subtracter performs the following signal processing.
The first adder adds the triangular wave signal for superimposing the detection signal supplied from the excitation signal adjusting unit 12 from the amplified signal obtained by amplifying the detection signal of the detection coil of the magnetic element 200, and the triangular wave signal is superimposed. A first waveform signal 6 (b) is generated. The second adder adds the voltage value of the inverted triangular wave signal for superimposing the detection signal supplied from the excitation signal adjusting unit 12 from the inverted amplification signal obtained by inverting and amplifying the detection signal of the detection coil of the magnetic element 200. Thus, the second waveform signal in FIG. 6C on which the inverted triangular wave signal for superimposing the detection signal is superimposed is generated.
The subtracter subtracts the second waveform signal from the first waveform signal to obtain a difference, and generates a difference signal (a first detection difference signal and a second detection difference signal) from the difference.
In the differential signal including the first detection differential signal and the second detection differential signal, the comparator has a voltage value of the first detection differential signal that is lower than the threshold value VthL, and a voltage value of the second detection differential signal is the threshold value VthH. Judge whether or not it exceeds
Then, the comparator outputs each of the first determination signal and the second determination signal obtained as a result of the determination to the signal processing unit 106.
The operation of the magnetic field detection apparatus in the timing chart of FIG. 6 is the same as that of the first embodiment except for the differences in the configurations of the excitation signal adjustment unit 12, the detection signal amplification unit 14, and the detection signal addition comparison unit 15 described above.

本実施形態においては、検知信号増幅部14から検知信号加算比較部15に対して差分を取るための増幅信号及び反転増幅信号が直接に入力されている。
このため、本実施形態においては、第1の実施形態のように、差動増幅信号と接地線とが対になって、差動増幅信号を検知信号加算比較部15に対して出力していない。
したがって、本実施形態においては、電子部品などの動作によるノイズが接地線に重畳しても、このノイズが増幅信号及び反転増幅信号に対して電圧変動を与えずに、検知信号加算比較部15に伝達することができる。
これにより、本実施形態によれば、検知信号加算比較部15における、第1検知信号及び第2検知信号における電圧変動を低減し、第1判定信号及び第2判定信号を、第1の実施形態に比較してより正確に、信号処理部106に対して出力することができる。つまり、第3の実施形態においては、第2の実施形態と同様に差動信号であるために、同相ノイズが除去されることにより、第1実施形態と比較してS/N比を向上させることができる。そして、検知信号の増幅後に三角波信号を重畳しているため、検知信号の波高値を第2の実施形態と同等の波高値に設定した場合に、slopeを大きくすることが可能であり、その結果として、出力の時間変動を低減することができる。
In the present embodiment, an amplified signal and an inverted amplified signal for taking a difference are directly input from the detection signal amplification unit 14 to the detection signal addition comparison unit 15.
For this reason, in the present embodiment, unlike the first embodiment, the differential amplification signal and the ground line are paired and the differential amplification signal is not output to the detection signal addition comparison unit 15. .
Therefore, in this embodiment, even if noise due to the operation of an electronic component or the like is superimposed on the ground line, the noise does not give a voltage fluctuation to the amplified signal and the inverted amplified signal, and the detected signal addition comparison unit 15 is not affected. Can communicate.
Thereby, according to this embodiment, the voltage fluctuation in the 1st detection signal and the 2nd detection signal in the detection signal addition comparison part 15 is reduced, and a 1st determination signal and a 2nd determination signal are made into 1st Embodiment. Can be output to the signal processing unit 106 more accurately than the above. That is, in the third embodiment, since the differential signal is the same as in the second embodiment, the S / N ratio is improved compared to the first embodiment by removing the common-mode noise. be able to. Since the triangular wave signal is superimposed after the detection signal is amplified, the slope can be increased when the peak value of the detection signal is set to a peak value equivalent to that of the second embodiment, and as a result. As a result, it is possible to reduce the time fluctuation of the output.

<第4の実施形態>
以下、図面を参照して、本発明の第4の実施形態について説明する。図7は、この発明の第4の実施形態による信号処理回路を用いた磁界検出装置の構成例を示す概略ブロック図である。また、同図7において図1の第1の実施形態における各部に対応する部分には同一の符号を付け、同様の動作についてはその説明を省略し、異なる動作についてのみ説明する。
信号処理回路1Cは、励磁信号調整部12、駆動信号発生部101、クロック信号発生部102、クロック信号制御部103、検知信号増幅部14、検知信号加算部16、検知信号演算比較部17、信号処理部106を備えている。
<Fourth Embodiment>
Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a schematic block diagram showing a configuration example of a magnetic field detection device using a signal processing circuit according to the fourth embodiment of the present invention. Also, in FIG. 7, the same reference numerals are given to portions corresponding to the respective portions in the first embodiment of FIG. 1, description of similar operations is omitted, and only different operations will be described.
The signal processing circuit 1C includes an excitation signal adjustment unit 12, a drive signal generation unit 101, a clock signal generation unit 102, a clock signal control unit 103, a detection signal amplification unit 14, a detection signal addition unit 16, a detection signal calculation comparison unit 17, a signal A processing unit 106 is provided.

第4の実施形態が第1の実施形態と異なる点は、励磁信号調整部11が励磁信号調整部12に、また、検知信号増幅部104が検知信号増幅部14に、さらに検知信号比較部105が検知信号演算比較部17に置き換えられ、かつ検知信号加算部16が追加されている点である。
励磁信号調整部12は、駆動信号発生部101から供給される三角波電流信号から、この三角波信号の波高値を調整し、三角波電圧波形信号と反転三角波電圧波形信号とを生成する。
The fourth embodiment is different from the first embodiment in that the excitation signal adjustment unit 11 is the excitation signal adjustment unit 12, the detection signal amplification unit 104 is the detection signal amplification unit 14, and the detection signal comparison unit 105. Is replaced with a detection signal calculation comparison unit 17 and a detection signal addition unit 16 is added.
The excitation signal adjusting unit 12 adjusts the peak value of the triangular wave signal from the triangular wave current signal supplied from the drive signal generating unit 101, and generates a triangular wave voltage waveform signal and an inverted triangular wave voltage waveform signal.

そして、励磁信号調整部12は、生成した検知信号重畳用の三角波信号及び検知信号重畳用の反転三角波信号の各々を、検知信号加算増幅部13に対して出力する。ここで、検知信号重畳用の三角波信号及び検知信号重畳用の反転三角波信号の各々は、三角波信号に同期している。
検知信号増幅部14は、磁気素子200の検出コイルから出力される検知信号を増幅した増幅信号と、当該検知信号を反転増幅した反転増幅信号との各々を検知信号加算比較部15に対して出力する。
Then, the excitation signal adjustment unit 12 outputs the generated triangular signal for superimposing the detection signal and the inverted triangular wave signal for superimposing the detection signal to the detection signal addition amplification unit 13. Here, each of the triangular wave signal for superimposing the detection signal and the inverted triangular wave signal for superimposing the detection signal is synchronized with the triangular wave signal.
The detection signal amplification unit 14 outputs each of an amplification signal obtained by amplifying the detection signal output from the detection coil of the magnetic element 200 and an inverted amplification signal obtained by inverting and amplifying the detection signal to the detection signal addition comparison unit 15. To do.

次に、図8は、検知信号加算部16及び検知信号演算比較部17で行われる差分信号の生成処理を説明する波形図である。この図8において、閾値VthL及び閾値VthHに対して、三角波電圧波形信号が重畳している。また、検知信号加算部16内の第1加算器の出力する第1波形信号の電圧値から、第2加算器の出力する第2波形信号の電圧値を加算した差分信号の波形であり、横軸が時刻を示し、縦軸が差分信号の電圧値を示している。
三角波電圧波形信号は、駆動信号発生部101が出力する三角波電流信号に同期している。
Next, FIG. 8 is a waveform diagram for explaining the difference signal generation processing performed by the detection signal addition unit 16 and the detection signal calculation comparison unit 17. In FIG. 8, the triangular wave voltage waveform signal is superimposed on the threshold value VthL and the threshold value VthH. The waveform of the differential signal is obtained by adding the voltage value of the second waveform signal output from the second adder to the voltage value of the first waveform signal output from the first adder in the detection signal adding unit 16. The axis indicates the time, and the vertical axis indicates the voltage value of the difference signal.
The triangular wave voltage waveform signal is synchronized with the triangular wave current signal output from the drive signal generator 101.

図7に戻り、検知信号加算部16には、内部に第1加算器及び第2加算器の2台の加算器が設けられている。
また、検知信号演算比較部17には、内部に減算器、第3加算器及び第4加算器が設けられている。
検知信号加算部16には、第3の実施形態と同様に、検知信号増幅部14から増幅信号と反転増幅信号とが供給される。
そして、検知信号加算部16は、第1加算器によって、増幅信号と検知信号重畳用の三角波信号との加算処理を行い、増幅信号に対して三角波信号を重畳させて第1波形信号を生成して、この第1波形信号を検知信号演算比較部17に対して出力する。また、検知信号加算部16は、第2加算器によって、検知信号重畳用の反転増幅信号と反転三角波信号との加算処理を行い、反転増幅信号に対して検知信号重畳用の反転三角波信号を重畳させて第2波形信号を生成して、この第2波形信号を検知信号演算比較部17に対して出力する。
Returning to FIG. 7, the detection signal adding unit 16 includes two adders, a first adder and a second adder.
The detection signal calculation / comparison unit 17 includes a subtracter, a third adder, and a fourth adder.
Similarly to the third embodiment, the detection signal adding unit 16 is supplied with the amplified signal and the inverted amplified signal from the detection signal amplifying unit 14.
Then, the detection signal adding unit 16 adds the amplified signal and the triangular signal for superimposing the detection signal by the first adder, and generates the first waveform signal by superimposing the triangular signal on the amplified signal. The first waveform signal is output to the detection signal calculation / comparison unit 17. Further, the detection signal adding unit 16 performs addition processing of the inverted amplified signal for superimposing the detection signal and the inverted triangular wave signal by the second adder, and superimposes the inverted triangular wave signal for overlapping the detection signal on the inverted amplified signal. Then, a second waveform signal is generated, and this second waveform signal is output to the detection signal calculation comparison unit 17.

検知信号演算比較部17は、減算器によって、検知信号加算部16から供給される第1波形信号と第2波形信号との電圧値の差分を求め、差分信号(第1検知差分信号及び第2検知差分信号)を生成する(図8(a))。
また、検知信号演算比較部17は、第3加算器によって、閾値VthLに対して三角波電圧波形信号を加算し、この三角波電圧波形信号の変化に同期して電圧が変化する同期閾値VthLSを生成する。
同様に、検知信号演算比較部17は、第4加算器によって、閾値VthHに対して三角波電圧波形信号を加算し、この三角波電圧波形信号の変化に同期して電圧が変化する同期閾値VthHSを生成する。
The detection signal calculation comparison unit 17 obtains a difference between the voltage values of the first waveform signal and the second waveform signal supplied from the detection signal addition unit 16 by a subtracter, and calculates a difference signal (the first detection difference signal and the second detection signal). A detection difference signal) is generated (FIG. 8A).
Further, the detection signal calculation comparison unit 17 adds the triangular wave voltage waveform signal to the threshold value VthL by the third adder, and generates a synchronous threshold value VthLS in which the voltage changes in synchronization with the change of the triangular wave voltage waveform signal. .
Similarly, the detection signal calculation comparison unit 17 adds a triangular wave voltage waveform signal to the threshold value VthH by the fourth adder, and generates a synchronous threshold value VthHS in which the voltage changes in synchronization with the change of the triangular wave voltage waveform signal. To do.

また、検知信号演算比較部17は、差分信号の電圧値と、上述した同期閾値VthLS及び同期閾値VthHSと比較し、第1検知差分信号の電圧値が同期閾値VthLS未満となったか、または、第2検知差分信号の電圧値が閾値VthHSとなったかを検出する。
そして、検知信号演算比較部17は、第1検知差分信号の電圧値が同期閾値VthLSを下回った場合、このタイミングにおいて第1判定信号を信号処理部106へ出力する。
一方、検知信号演算比較部17は、第2検知差分信号の電圧値が同期閾値VthLHを超えた場合、このタイミングにおいて第2判定信号を信号処理部106へ出力する。
図8のタイミングチャートにおける磁界検出装置の動作は、上述した励磁信号調整部12、検知信号増幅部14、検知信号加算部16及び検知信号演算比較部17の構成の違い以外において、第1の実施形態と同様である。
In addition, the detection signal calculation comparison unit 17 compares the voltage value of the difference signal with the above-described synchronization threshold value VthLS and the synchronization threshold value VthHS, and the voltage value of the first detection difference signal is less than the synchronization threshold value VthLS, or 2 It is detected whether the voltage value of the detection difference signal has reached the threshold value VthHS.
Then, when the voltage value of the first detection difference signal falls below the synchronization threshold VthLS, the detection signal calculation comparison unit 17 outputs the first determination signal to the signal processing unit 106 at this timing.
On the other hand, when the voltage value of the second detection difference signal exceeds the synchronization threshold VthLH, the detection signal calculation comparison unit 17 outputs the second determination signal to the signal processing unit 106 at this timing.
The operation of the magnetic field detection apparatus in the timing chart of FIG. 8 is the first implementation except for the differences in the configuration of the excitation signal adjustment unit 12, the detection signal amplification unit 14, the detection signal addition unit 16, and the detection signal calculation comparison unit 17 described above. It is the same as the form.

閾値VthL及び閾値VthHの各々が一定であり、かつ第1検知差分信号及び第2検知差分信号の基準電位に電圧変動がなければ、第1検知信号及び第2検知信号の検出を、より高い精度で行うことができる。しかしながら、第1検知差分信号及び第2検知差分信号の基準電位が三角波電流信号に同期して変化する場合、検知信号が発生する定常磁界の範囲であっても、三角波信号が検知信号に重畳しているため、コンパレータによる検知信号の検知が困難な場合がある。
したがって、本実施形態によれば、三角波電圧波形信号を用いて、三角波電流信号に同期した変化をする同期閾値VthLS、VthHSを生成して、やはり三角波電流信号に同期した基準電位を有する差分信号(第1検知差分信号、第2検知差分信号)の電圧値の判定を行うため、差分信号を三角波電流信号に同期して変化させない場合(第1の実施形態から第3の実施形態)に比較して、検知信号が発生する全ての定常磁界の範囲内で、より広い磁界範囲を検知することができる。この同期閾値VthLS、VthHSを生成する構成を、第1の実施形態から第3の実施形態に適用しても良い。
If each of the threshold value VthL and the threshold value VthH is constant and there is no voltage fluctuation in the reference potential of the first detection difference signal and the second detection difference signal, the detection of the first detection signal and the second detection signal is performed with higher accuracy. Can be done. However, when the reference potentials of the first detection difference signal and the second detection difference signal change in synchronization with the triangular wave current signal, the triangular wave signal is superimposed on the detection signal even in the range of the stationary magnetic field where the detection signal is generated. Therefore, it may be difficult to detect the detection signal by the comparator.
Therefore, according to the present embodiment, using the triangular wave voltage waveform signal, the synchronization thresholds VthLS and VthHS that change in synchronization with the triangular wave current signal are generated, and the differential signal (reference signal that also has the reference potential synchronized with the triangular wave current signal) In order to determine the voltage value of the first detection difference signal and the second detection difference signal), the difference signal is compared with the case where the difference signal is not changed in synchronization with the triangular wave current signal (from the first embodiment to the third embodiment). Thus, a wider magnetic field range can be detected within the range of all the stationary magnetic fields in which the detection signal is generated. The configuration for generating the synchronization threshold values VthLS and VthHS may be applied to the first to third embodiments.

また、第1の実施形態から第4の実施形態における信号処理回路1、1A、1B及び1Cの各々に対し、温度センサを付加して、この温度センサの周囲の温度を測定した測定温度値を得る。
そして、三角波信号及び反転三角波信号の各々を生成する回路に対して、三角波信号及び反転三角波信号の波高値の制御により、結果としてslopeの大きさを制御する制御回路を負荷する。ここで、この制御回路は、内部に測定温度値と係数αとの対応を示すテーブルを有しており、測定温度値に対応する係数αを読み出す。そして、制御回路は、この係数αにより、内部の増幅器の増幅度を変化させ、三角波電圧波形信号及び反転三角波電圧波形信号のslopeの大きさを制御する。この係数αは、第1検知差分信号の立ち下がりのslopeの角度θと、第2検知差分信号の立ち上がりのslopeの角度θが温度によらずに一定となるように、三角波電圧波形信号及び反転三角波電圧波形信号のslopeの大きさを制御する係数である。
Further, a temperature sensor is added to each of the signal processing circuits 1, 1A, 1B and 1C in the first to fourth embodiments, and a measured temperature value obtained by measuring the ambient temperature of the temperature sensor is obtained. obtain.
Then, a control circuit that controls the magnitude of the slope is loaded on the circuit that generates each of the triangular wave signal and the inverted triangular wave signal by controlling the peak values of the triangular wave signal and the inverted triangular wave signal. Here, this control circuit has a table indicating the correspondence between the measured temperature value and the coefficient α, and reads the coefficient α corresponding to the measured temperature value. Then, the control circuit changes the amplification degree of the internal amplifier by this coefficient α, and controls the magnitude of the slope of the triangular wave voltage waveform signal and the inverted triangular wave voltage waveform signal. The coefficient α is a triangular wave voltage waveform signal and inverted so that the slope angle θ of the falling edge of the first detection differential signal and the angle θ of the slope of the rising edge of the second detection differential signal are constant regardless of the temperature. This is a coefficient for controlling the magnitude of the slope of the triangular wave voltage waveform signal.

また、第1の実施形態から第4の実施形態においては、磁気素子200に対してのみ接続される構成となっているが、磁気素子200と他の複数の磁気素子との接続を変更するためのスイッチング素子を設ける構成としても良い。
すなわち、複数の磁気素子間において、信号処理回路の端子と、磁気素子の駆動コイルの端子TI1、TI2及び検知コイルの端子TO1、TO2とをそれぞれ切り換え、信号処理回路(1、1A、1B及び1C)を、複数の磁気素子間で、例えば時分割に共通に使用する構成としても良い。
また、第1の実施形態から第4の実施形態において、測定における三角波信号の一周期を正電圧の波高値から正電圧の波高値までとしたが、負電圧の波高値と負電圧の波高値との間を一周期として、正電圧のパルス状の検知信号を第1検知信号とし、負電圧のパルス状の検知信号を第2検知信号として、信号処理回路(1、1A、1B、1C)を構成してもよい。さらに、第1の実施形態から第4の実施形態では、信号処理部において、検知信号の時間間隔をパルス波に変換した信号をカウンタで検知する手法について示したが、前記パルス波のデューティー比を直流信号に変換する方法として、パルス幅変調法(PWM法)を用いてもよい。
In the first to fourth embodiments, the connection is made only to the magnetic element 200. However, in order to change the connection between the magnetic element 200 and a plurality of other magnetic elements. The switching element may be provided.
That is, the signal processing circuit (1, 1A, 1B, and 1C) is switched between the plurality of magnetic elements by switching the terminal of the signal processing circuit, the terminals TI1 and TI2 of the driving coil of the magnetic element, and the terminals TO1 and TO2 of the detection coil. ) May be used in common among, for example, time division among a plurality of magnetic elements.
Further, in the first to fourth embodiments, one period of the triangular wave signal in the measurement is from the peak value of the positive voltage to the peak value of the positive voltage, but the peak value of the negative voltage and the peak value of the negative voltage Signal processing circuit (1, 1A, 1B, 1C) with a positive voltage pulsed detection signal as a first detection signal and a negative voltage pulsed detection signal as a second detection signal. May be configured. Further, in the first to fourth embodiments, the signal processing unit has shown the method of detecting the signal obtained by converting the time interval of the detection signal into the pulse wave by the counter. However, the duty ratio of the pulse wave is changed. A pulse width modulation method (PWM method) may be used as a method for converting into a DC signal.

また、図1、図3、図5及び図6の各々における信号処理回路1、1A、1B及び1Cそれぞれの機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより磁界検出の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。   In addition, a program for realizing the functions of the signal processing circuits 1, 1A, 1B, and 1C in each of FIGS. 1, 3, 5, and 6 is recorded on a computer-readable recording medium. The magnetic field detection processing may be performed by causing the computer system to read and execute the program recorded on the computer. Here, the “computer system” includes an OS and hardware such as peripheral devices.

また、「コンピュータシステム」は、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
Further, the “computer system” includes a homepage providing environment (or display environment) if a WWW system is used.
The “computer-readable recording medium” refers to a storage device such as a flexible medium, a magneto-optical disk, a portable medium such as a ROM and a CD-ROM, and a hard disk incorporated in a computer system. Furthermore, the “computer-readable recording medium” dynamically holds a program for a short time like a communication line when transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. In this case, a volatile memory in a computer system serving as a server or a client in that case, and a program that holds a program for a certain period of time are also included. The program may be a program for realizing a part of the functions described above, and may be a program capable of realizing the functions described above in combination with a program already recorded in a computer system.

以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。   The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes design and the like within a scope not departing from the gist of the present invention.

1,1A,1B,1C…信号処理回路
11,12…励磁信号調整部
13…検知信号加算増幅部
14,104…検知信号増幅部
15…検知信号加算比較部
16…検知信号加算部
101…駆動信号発生部
102…クロック信号発生部
103…クロック信号制御部
105…検知信号比較部
106…信号処理部
200…磁気素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1A, 1B, 1C ... Signal processing circuit 11, 12 ... Excitation signal adjustment part 13 ... Detection signal addition amplification part 14, 104 ... Detection signal amplification part 15 ... Detection signal addition comparison part 16 ... Detection signal addition part 101 ... Drive Signal generation unit 102 ... Clock signal generation unit 103 ... Clock signal control unit 105 ... Detection signal comparison unit 106 ... Signal processing unit 200 ... Magnetic element

Claims (6)

一定周期の同期信号を発生するクロック信号発生部と、
フラックスゲート方式磁気素子の駆動コイルに供給する三角波信号を生成する駆動信号発生部と、
前記三角波信号から検知信号重畳用の三角波信号を生成する励磁信号調整部と、前記磁気素子の検知コイルにおける前記三角波電流の電流方向の切り替わりにおいて生成される際の誘導起電力で発生する正電圧または負電圧のパルス状の検知信号の基準電位に対し、前記検知信号重畳用の三角波信号を重畳させ、検知信号の信号変化の傾きを、当該検知信号重畳用の三角波信号の信号変化分大きくして差分信号として出力する検知信号処理部と、
正電圧または負電圧の前記差分信号を、ぞれぞれの極性に対応して予め設定された閾値と比較する検知信号比較部と、正電圧または負電圧の前記差分信号のいずれか一方の発生した時点から、他方の発生した時点までの時間幅を測定し、この測定した時間幅から、前記磁気素子に印加されている磁界の強度を求める信号処理部と
を備える信号処理回路。
A clock signal generator for generating a synchronization signal having a constant period;
A drive signal generator for generating a triangular wave signal to be supplied to the drive coil of the fluxgate magnetic element;
An excitation signal adjusting unit that generates a triangular wave signal for superimposing a detection signal from the triangular wave signal, and a positive voltage generated by an induced electromotive force generated when switching the current direction of the triangular wave current in the detection coil of the magnetic element or The triangular wave signal for superimposing the detection signal is superimposed on the reference potential of the negative pulse detection signal, and the slope of the signal change of the detection signal is increased by the signal change of the triangular signal for detection signal superposition. A detection signal processing unit that outputs a difference signal;
A detection signal comparison unit that compares the differential signal of positive voltage or negative voltage with a preset threshold value corresponding to each polarity, and generation of either the differential signal of positive voltage or negative voltage A signal processing circuit comprising: a signal processing unit that measures a time width from the time point to the other occurrence time point, and obtains the strength of the magnetic field applied to the magnetic element from the measured time width.
前記閾値に対しても前記三角波信号を重畳させることを特徴とする請求項1に記載の信号処理回路。   The signal processing circuit according to claim 1, wherein the triangular wave signal is also superimposed on the threshold value. 前記検知信号処理部が、
前記検知信号と前記三角波信号の反転信号との差動増幅を行い、当該検知信号の基準電位に対して前記三角波信号を重畳させることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の信号処理回路。
The detection signal processing unit is
3. The signal processing according to claim 1, wherein differential detection of the detection signal and an inverted signal of the triangular wave signal is performed, and the triangular wave signal is superimposed on a reference potential of the detection signal. circuit.
前記検知信号処理部が、
前記検知信号の電圧値に対して前記三角波信号を加算して第1波形信号を生成し、前記検知信号の反転信号に対して前記三角波信号の反転信号を加算して第2波形信号を生成し、前記第1波形信号と第2波形信号と差動増幅を行い、前記差分信号を求めることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の信号処理回路。
The detection signal processing unit is
The triangular wave signal is added to the voltage value of the detection signal to generate a first waveform signal, and the inverted signal of the triangular wave signal is added to the inverted signal of the detection signal to generate a second waveform signal. The signal processing circuit according to claim 1, wherein the differential signal is obtained by performing differential amplification with the first waveform signal and the second waveform signal.
前記検知信号処理部が、
前記検知信号の増幅信号及び反転増幅信号を生成し、前記増幅信号に対して前記三角波信号を加算して第1波形信号を生成し、前記反転増幅信号に対して前記三角波信号の反転信号を加算して第2波形信号を生成し、前記第1波形信号から前記第2波形信号を減算して前記差分信号を生成することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の信号処理回路。
The detection signal processing unit is
Generates an amplified signal and an inverted amplified signal of the detection signal, adds the triangular wave signal to the amplified signal to generate a first waveform signal, and adds an inverted signal of the triangular wave signal to the inverted amplified signal The signal processing circuit according to claim 1, wherein a second waveform signal is generated, and the difference signal is generated by subtracting the second waveform signal from the first waveform signal.
フラックスゲート方式磁気素子と、
請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の信号処理回路と
を備えることを特徴とする磁界検出装置。
A fluxgate magnetic element;
A magnetic field detection apparatus comprising: the signal processing circuit according to claim 1.
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