WO2025134776A1 - Magnetic sensor device - Google Patents
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- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
Definitions
- the present invention relates to a magnetic sensor device.
- Magnetic sensor devices generally have a sampling circuit that is synchronized with the timing of current flow to the magnetic detection element, and the sampling timing is adjusted, for example, by a delay circuit that uses an RC circuit or the like.
- a process is required to change the element constants of the resistors, capacitors, etc. that make up the delay circuit, or to manually adjust the timing of the current flow through the pulse current. Therefore, to reduce the amount of work required, studies are being conducted on automating the setting of the sampling timing.
- Patent Document 1 proposes a magnetic sensor that includes a magnetosensitive body and a coil, a sampler that samples the induced voltage generated in the coil to obtain a sampling voltage, and an automatic correction circuit that relatively adjusts the rising timing of the magnetosensitive body clock and the sampler clock based on the sampling voltage.
- the automatic correction circuit has a delay synchronization circuit with multiple cascaded delay elements, and is configured to detect the delay time until the first peak by observing the displacement of the sampling voltage for a predetermined period from the rising edge of the magnetosensitive body clock, and set the sampler clock.
- the automatic correction circuit uses a delay synchronization circuit having a delay element, and sequentially changes the delay amount of the sampler clock to sample the voltage waveform. It then sequentially compares the input sampling voltage to search for the peak value, and corrects the sampler clock for normal peak value detection using the delay amount corresponding to the timing of the peak value. This optimizes the sensing timing after automatic correction, and makes it possible to detect the sampling voltage corresponding to the peak timing based on the corrected sampler clock.
- This automatic correction circuit delays sampling by a fixed amount for each sampling period, so it takes time to detect the peak voltage, and the voltage waveform may change during detection, changing the peak value and sensitivity.
- the sampler clock is corrected using a fixed delay amount corresponding to the peak value, the sensitivity also changes if the voltage waveform changes after correction, and there is a risk that the peak value cannot be detected correctly.
- the present invention was made in consideration of these problems, and aims to provide a magnetic sensor device that can accurately detect the peak value or peak timing of a voltage signal output from a magnetic detection element in a short period of time.
- a magnetic sensor device includes: A magnetic detection element; a current supply circuit that periodically excites the magnetic detection element; a plurality of sample-and-hold circuits electrically connected in parallel to the magnetic detection element; a peak detection clock generating unit that generates a peak detection clock corresponding to each of the plurality of sample hold circuits at different timings within one period of excitation by the energizing circuit, for each of the plurality of sample hold circuits;
- the magnetic sensor device includes a peak detection unit that compares multiple hold signals acquired by multiple sample-and-hold circuits when the peak detection clock is output, and detects the peak value or peak timing of the voltage signal output from the magnetic detection element.
- the peak detection clock generation unit generates peak detection clocks with different timings to be supplied to each of the multiple sample and hold circuits within one period of excitation by the current-carrying circuit.
- the multiple sample and hold circuits are electrically connected in parallel to the magnetic detection element, and can acquire the voltage signal output from the magnetic detection element at different timings.
- the peak detection unit can detect the peak value or peak timing of the voltage signal by comparing the multiple hold signals acquired at different timings within one period.
- the magnetic sensor device of the above configuration can use multiple sample-and-hold circuits to simultaneously acquire and compare multiple hold signals corresponding to one cycle of excitation. Therefore, the peak value or peak timing of the voltage signal can be detected quickly, and for example, the peak value or peak timing of the voltage signal can be detected more accurately by adjusting the number of multiple sample-and-hold circuits or the timing of the peak detection clock according to the voltage signal. In addition, there is little risk of being affected by changes in the voltage signal, as occurs when comparing voltage signals output at different cycles.
- the above aspect provides a magnetic sensor device that can accurately detect the peak value or peak timing of a voltage signal output from a magnetic detection element in a short period of time.
- FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration example of a magnetic sensor device according to a first embodiment.
- 4 is a timing chart showing an operation of the magnetic sensor device in the first embodiment.
- 4 is a waveform diagram showing an example of a voltage signal generated by energizing a magnetic detection element in the first embodiment.
- 10 is a timing chart showing an operation of the magnetic sensor device in the first comparative example.
- 10 is a timing chart showing an operation of the magnetic sensor device in the second comparative example.
- FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a circuit configuration of a magnetic sensor device according to a second embodiment. 10 is a timing chart showing an operation of the magnetic sensor device in the second embodiment.
- FIG. 13 is a timing chart showing an operation of a signal processing circuit of a magnetic sensor device in accordance with the third embodiment.
- FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a circuit configuration of a magnetic sensor device according to a fourth embodiment. 13 is a timing chart showing an operation of a signal processing circuit of a magnetic sensor device in accordance with the fourth embodiment.
- FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a circuit configuration of a magnetic sensor device according to a fifth embodiment. 13 is a timing chart showing an operation of a signal processing circuit of a magnetic sensor device in accordance with the fifth embodiment. 13 is a timing chart showing an operation of a signal processing circuit of a magnetic sensor device in a modified example of the fifth embodiment.
- FIG. 13 is a diagram illustrating
- 23 is a diagram illustrating an example of a circuit configuration of a magnetic sensor device according to a sixth embodiment.
- 23 is a timing chart showing an operation of a signal processing circuit of a magnetic sensor device in the sixth embodiment.
- 23 is a timing chart showing an operation of a signal processing circuit of a magnetic sensor device in the seventh embodiment.
- the magnetic sensor device of the present disclosure will be described based on the embodiments, but the magnetic sensor device according to the present disclosure is not limited to the following embodiments.
- FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration example of a magnetic sensor device 1 according to the first embodiment.
- the magnetic sensor device 1 includes a magnetic detection element 2, a current supply circuit 3, a magnetic detection circuit 4 including a plurality of sample-and-hold circuits 41, a control circuit 5 including a peak detection clock generating unit 51, and a signal processing circuit 6 including a peak detection unit 61.
- the current supply circuit 3 periodically excites the magnetic detection element 2 .
- the magnetic detection element 2 is excited by the passage of current from the current supply circuit 3 and generates a voltage signal Vi.
- the multiple sample-and-hold circuits 41 are electrically connected in parallel to the magnetic detection element 2.
- the voltage signal Vi generated in the magnetic detection element 2 is periodically input to the magnetic detection circuit 4, and is acquired as a hold signal SH at a predetermined timing in each of the multiple sample-and-hold circuits 41.
- the peak detection clock generating unit 51 generates a peak detection clock SHAp corresponding to each of the multiple sample hold circuits 41 at different timings within one period of excitation by the energizing circuit 3.
- the peak detection clock SHAp is output to each of the multiple sample hold circuits 41 at different predetermined timings.
- the peak detection unit 61 detects the peak value or peak timing, which is the timing at which the voltage signal Vi output from the magnetic detection element 2 reaches a peak value.
- the peak detection unit 61 compares the multiple hold signals SH acquired by the multiple sample-and-hold circuits 41. Then, based on the comparison result, it is possible to detect the peak value or peak timing of the voltage signal Vi.
- the peak detection unit 61 in this embodiment is described as detecting the peak value among these.
- the multiple hold signals SH are output from the magnetic detection circuit 4 as digital signals obtained by analog-to-digital conversion of the amplified signals, for example, and the peak detection unit 61 can detect the maximum value among them as the peak value.
- the control circuit 5 may further include a voltage change detection clock generation unit 52.
- the voltage change detection clock generation unit 52 generates a voltage change detection clock SHAc corresponding to each of the multiple sample and hold circuits 41.
- the voltage change detection clock SHAc is output to each of the multiple sample and hold circuits 41 at different predetermined timings.
- the signal processing circuit 6 may further include a voltage change detection unit 62 that detects a voltage change in the voltage signal Vi.
- the voltage change detection unit 62 compares the multiple hold signals SH acquired by the multiple sample-and-hold circuits 41. Then, based on the comparison result, it is possible to detect, for example, a voltage change corresponding to the rising edge of the voltage signal Vi.
- the control circuit 5 can perform sampling for peak detection in the peak detection clock generation unit 51 using the detection result of the voltage change detection unit 62.
- the peak detection clock generation unit 51 generates the peak detection clock SHAp at a timing set based on the voltage change of the detected voltage signal Vi.
- peak detection processing is performed by peak detection unit 61 after voltage change detection processing by voltage change detection unit 62, it is desirable to set the timing so that the peak detection clock SHAp is output after the point at which the voltage change is detected, based on the point at which the voltage change is detected.
- the peak detection unit 61 can efficiently perform peak detection processing using the hold signal SH obtained after the voltage change is detected, and can reliably detect the peak value or peak timing of the voltage signal Vi in a short period of time.
- the signal processing circuit 6 can, for example, alternately repeat the voltage change detection process by the voltage change detection unit 62 and the peak detection process by the peak detection unit 61.
- a peak detection clock SHAp is generated based on the voltage change of the voltage signal Vi detected by the voltage change detection process, and the peak value or peak timing of the voltage signal Vi is repeatedly detected by the peak detection process.
- the interval at which the peak detection clock SHAp is generated (hereinafter, also referred to as the "peak detection clock interval”) is set to, for example, a predetermined constant interval. Furthermore, the interval at which the voltage change detection clock SHAc is generated (hereinafter, also referred to as the “voltage change detection clock interval”) is set to a predetermined constant interval.
- the control circuit 5 can set the peak detection clock interval generated by the peak detection clock generation unit 51 to, for example, the same interval as the voltage change detection clock interval generated by the voltage change detection clock generation unit 52.
- the magnetic detection element 2 is, for example, a magneto impedance (MI) element including a magnetic sensitive body 21 and a detection coil 22 (hereinafter, also referred to as an "MI element").
- the magnetic sensitive body 21 is made of, for example, an amorphous wire, and the detection coil 22 is wound around the magnetic sensitive body 21 with an insulating layer interposed therebetween.
- the MI element 2 outputs an induced voltage generated in the detection coil 22 by supplying an excitation current to the magnetic sensitive body 21 as a voltage signal Vi.
- the energizing circuit 3 periodically supplies an excitation current to the MI element 2.
- the excitation current can be, for example, a pulse current.
- the energizing circuit 3 is configured as a pulse energizing circuit that can pass a pulse current through the magnetic sensitive body 21.
- the excitation current can be any periodic current, and can be, for example, a high-frequency current.
- the current supply circuit 3 includes a pulse generating unit 31, a pair of switches 32a, 32b driven by a pulsed control signal MI_SW supplied from the pulse generating unit 31, and a resistor 33.
- One of the pair, switch 32a is inserted between one end of the magnetic sensor 21 and the high-potential power supply AVDD, and the other of the pair, switch 32b, is inserted between the other end of the magnetic sensor 21 and the low-potential power supply AVSS.
- the current supply circuit 3 can start or cut off the supply of pulse current to the magnetosensitive body 21 by simultaneously turning on or off a pair of switches 32a, 32b using the control signal MI_SW.
- the impedance of the magnetosensitive body 21 changes in response to the strength of the external magnetic field acting on the amorphous wire, and this change in magnetization generates an induced voltage across the detection coil 22.
- Both ends of the detection coil 22 are electrically connected to a pair of signal lines 71, 72 that lead to the sample-and-hold circuit 41 of the magnetic detection circuit 4.
- the magnetic detection element 2 may be any element capable of detecting magnetism, and may be, in addition to the MI element 2, a Hall element, an MR element (magnetoresistive element), a GMR element (giant magnetoresistive element), a TMR element (tunnel junction magnetoresistive element), or the like.
- the magnetic detection circuit 4 has a plurality of sampling blocks B, each including one sample-and-hold circuit 41.
- the sample-and-hold circuit 41 has a pair of switches 41a, 41b and a pair of capacitors 41c, 41d that correspond to a pair of signal lines 71, 72, respectively.
- the number of sample-and-hold circuits 41 corresponds to the number of hold signals SH acquired for one excitation, and can be selected arbitrarily. Specifically, it is desirable that the number of sample-and-hold circuits 41 is set in the signal processing circuit 6 so that the number is sufficient to detect the peak value of the voltage signal Vi by one voltage change detection process followed by one peak detection process.
- Each sampling block B has a sample-and-hold circuit 41 and an AD (Analog Digital) conversion circuit 42.
- An amplifier circuit 43 is disposed between the sample-and-hold circuit 41 and the AD conversion circuit 42.
- the arrangement of the amplifier circuit 43 is not limited to this, and the sampling block B may be configured not to have an amplifier circuit 43.
- the AD conversion circuit 42 performs an analog-to-digital conversion process (hereinafter, also referred to as "AD conversion process") that converts the analog hold signal SH into a digital signal.
- the amplifier circuit 43 amplifies the hold signal SH acquired by the sample-and-hold circuit 41 by a predetermined amplification factor and outputs the amplified signal to the AD conversion circuit 42.
- Each sampling block B holds the hold signal SH, which has been AD converted by the AD conversion circuit 42, and outputs it to the signal processing circuit 6.
- the pair of signal lines 71, 72 branch out according to the number (m) of sampling blocks B, and each pair of branch signal lines is electrically connected to the inverting input terminal and non-inverting input terminal of the corresponding amplifier circuit 43 via a sample-and-hold circuit 41.
- the sample-and-hold circuit 41 simultaneously turns on or off a pair of switches 41a, 41b according to the detection clock output from the control circuit 5, opening and closing the pair of signal lines 71, 72.
- the control circuit 5 selectively connects each sample-and-hold circuit 41 to the peak detection clock generation unit 51 or the voltage change detection clock generation unit 52, and outputs the peak detection clock SHAp or the voltage change detection clock SHAc. That is, each sample-and-hold circuit 41 is connected to the peak detection clock generation unit 51 during peak detection processing, and is connected to the voltage change detection clock generation unit 52 during voltage change detection processing.
- the peak detection clock generation unit 51 and the multiple sample-and-hold circuits 41 are each connected via a signal line that is opened and closed by the peak detection switch SWp. Also, the voltage change detection clock generation unit 52 and the multiple sample-and-hold circuits 41 are each connected via a signal line that is opened and closed by the voltage change detection switch SWc.
- the control circuit 5 turns on the peak detection switch SWp and turns off the voltage change detection switch SWc. Also, during the voltage change detection process, the control circuit 5 turns on the voltage change detection switch SWc and turns off the peak detection switch SWp. As a result, a detection clock corresponding to each detection process is output to each of the sample-and-hold circuits 41 at a predetermined timing during each detection process.
- an AD conversion control signal for AD converting the hold signal SH in the AD conversion circuit 42 is input to the sample hold block B at a predetermined timing.
- the digital signal after AD conversion is output to the voltage change detection unit 62 or peak detection processing unit 61 of the signal processing circuit 6.
- the peak detection clock generating unit 51 includes a delay circuit 511 in which multiple delay elements 512 are connected in series, and a multiplexer MUX1.
- the peak detection clock generating unit 51 is configured as a DLL (Delay Locked Loop) circuit that uses the sampling clock DLLCK as a reference and generates an internal clock whose phase is changed using multiple delay elements 512.
- DLL Delay Locked Loop
- the delay circuit 511 can generate a signal that is delayed by a predetermined time from the input of the sampling clock DLLCK according to the number (n+1) of delay elements 512, for example, and output it as delay amounts d ⁇ 0> to d ⁇ n>.
- the predetermined time that determines the delay amounts d ⁇ 0> to d ⁇ n> can be set arbitrarily, and corresponds to the sampling interval in the peak detection process.
- the peak detection clock generation unit 51 uses the multiplexer MUX1 to select m of the delay amounts d ⁇ 0> to d ⁇ n>, which corresponds to the number of sample-and-hold circuits 41 (n>m). These can then be supplied as the peak detection clock SHAp to the corresponding sample-and-hold circuits 41. This allows a peak detection clock SHA with any delay amount, for example within the range of SHAp ⁇ 0> to SHAp ⁇ n> shown in FIG. 1, to be selected and output to each sample-and-hold circuit 41. The same applies to the voltage change detection clock SHAc and other detection clocks SHA described below.
- the voltage change detection clock generation unit 52 includes a delay circuit 521 in which multiple delay elements 522 are connected in series, and a multiplexer MUX2.
- the delay circuit 521 generates delay amounts d ⁇ 0> to d ⁇ i> that correspond to the number of delay elements 522 (i+1), for example.
- the voltage change detection clock generation unit 52 uses the multiplexer MUX2 to select m of the delay amounts d ⁇ 0> to d ⁇ i> that correspond to the number of sample-and-hold circuits 41 (i>m). Then, it can supply the voltage change detection clock SHAc to the corresponding sample-and-hold circuits 41.
- FIG. 2 is a timing chart showing the operation of each part of the magnetic sensor device 1, in which the signal processing circuit 6 performs a voltage change detection process and a peak detection process in this order.
- FIG. 3 is a waveform diagram showing an example of change in the voltage signal Vi generated in the MI element 2 in response to excitation by the energizing circuit 3.
- FIG. 3 is a waveform diagram showing an example of change in the voltage signal Vi generated in the MI element 2 in response to excitation by the energizing circuit 3.
- a voltage signal Vi is output from the MI element 2.
- the multiple sample-and-hold circuits 41 acquire the voltage signal Vi at different timings based on the voltage change detection clock SHAc output from the voltage change detection clock generation unit 52.
- the voltage signal Vi rises with a delay between the rising edge (period tR ) and the falling edge (period tF ) of the pulse current (period tHIGH ), reaches a peak value, and then falls.
- the peak value of the voltage signal Vi corresponds to the strength of the external magnetic field to be detected.
- the voltage signal Vi has a voltage waveform having a peak on the positive side or the negative side of the DC potential depending on the direction of the external magnetic field. For simplicity, the case where the peak voltage exists on the positive side is shown here.
- the magnetic sensor device 1 is required to accurately detect the peak value of the voltage signal Vi in order to accurately detect the external magnetic field to be detected.
- the magnetic detection circuit 4 is provided with multiple sample-and-hold circuits 41, and sampling is performed according to the procedure shown in FIG. 2.
- Each sample and hold circuit 41 acquires a voltage signal Vi at a predetermined timing. As a result, 17 samples are performed at once for the first sampling clock DLLCK, and 17 hold signals SH ⁇ 0> to SH ⁇ 16> are acquired.
- the 17 hold signals SH ⁇ 0> to SH ⁇ 16> are each amplified in the amplifier circuit 43, and then the amplified signal is AD converted in the AD conversion circuit 42 into a digital signal, which is then output to the voltage change detection unit 62.
- the sampling interval for the 17 samples corresponds to the voltage change detection clock interval ⁇ t, which is the interval at which the voltage change detection clocks SHAc ⁇ 0> to SHAc ⁇ 16> are generated. In other words, sampling is performed with a delay amount that is incremented by ⁇ t.
- the voltage change detection unit 62 compares the digital signals corresponding to the 17 hold signals SH ⁇ 0> to SH ⁇ 16> in numerical order. For example, for the hold signal SH ⁇ 0> generated by the first voltage change detection clock SHAc ⁇ 0> and the hold signal SH ⁇ 1> generated by the second voltage change detection clock SHAc ⁇ 1>, the difference value of the corresponding digital signals is compared with a predetermined threshold. Then, the comparison of the hold signals SH is repeated until a voltage change to the positive side that is equal to or exceeds the predetermined threshold is detected.
- the voltage change detection unit 62 When the voltage change detection unit 62 detects a voltage change equal to or greater than a predetermined threshold, it ends the voltage change detection process.
- the voltage change detection unit 62 outputs the detection result assuming that a predetermined voltage change has been detected at the falling edge of the fourth voltage change detection clock SHAc ⁇ 3>, where the hold signal SH ⁇ 3> is acquired.
- the detection result may include, for example, time information indicating the position of the voltage change (here, the delay amount d ⁇ 3> corresponding to the voltage change detection clock SHAc ⁇ 3>).
- the detection result is, for example, output to the control circuit 5 and stored in a memory (not shown), and serves as a reference when the peak detection clock generation unit 51 generates the peak detection clock SHAp.
- the signal processing circuit 6 uses the results of the voltage change detection process to perform peak detection processing by the peak detection unit 61.
- the 17 sample and hold circuits 41 acquire the voltage signal Vi at different timings based on the peak detection clock SHAp output from the peak detection clock generation unit 51.
- the peak detection clock generating unit 51 selects the peak detection clock SHAp so that the first sampling is performed at the same timing as the voltage change detection clock SHAc ⁇ 3> in which the voltage change is detected.
- 17 peak change detection clocks SHAp ⁇ 3> to SHAp ⁇ 19> are selected and output to the corresponding sample and hold circuits 41.
- the obtained hold signals SH are similarly amplified by the amplifier circuit 43, and further converted into digital signals by the AD conversion circuit 42 and output to the peak detection unit 61.
- the signal based on the hold signal SH amplified signal, digital signal
- the peak detection unit 61 compares the 17 hold signals SH ⁇ 3> to SH ⁇ 19> corresponding to the peak detection clocks SHAp ⁇ 3> to SHAp ⁇ 19> in numerical order to detect peak values.
- the difference values of the corresponding digital signals for the hold signal SH ⁇ 3> generated by the first peak detection clock SHAp ⁇ 3> and the hold signal SH ⁇ 4> generated by the second peak detection clock SHAp ⁇ 4> are compared in sequence. Comparison of the hold signals SH is then repeated until a change in the difference value indicates that the voltage signal Vi has changed from an increasing trend to a decreasing trend.
- the hold signal SH ⁇ 8> generated by the peak detection clock SHAp ⁇ 8> corresponds to the peak value of the voltage signal Vi.
- the peak detection unit 61 can detect the peak value by comparing the hold signal SH ⁇ 8> with the hold signals SH before and after it. For example, the peak detection unit 61 can determine that a peak value has been detected when a voltage change of a predetermined threshold or more to the negative side is detected for the first time from the difference value between the hold signal SH ⁇ 9> generated by the peak detection clock SHAp ⁇ 9>. The peak detection unit 61 then outputs the detection result and ends the peak detection process.
- the signal processing circuit 6 can generate magnetic detection information based on the peak value detected by the peak detection unit 61 and output the information to the outside.
- the magnetic detection information may be, for example, the magnitude or change of the external magnetic field to be detected, or may be position information of the object to be detected. Thereafter, the signal processing circuit 6 repeats the voltage change detection process and then the peak detection process in the same manner. In this manner, the change detection period of the voltage signal Vi and the peak detection period of the voltage signal Vi are alternately repeated in response to the sampling clock DLLCK.
- the magnetic sensor device 1 can use multiple sample-and-hold circuits 41 to obtain hold signals SH at multiple different timings for each excitation cycle of the MI element 2, and can repeatedly perform voltage change detection processing and peak detection processing.
- the peak detection processing can be performed efficiently using the results of the voltage change detection processing, and the peak value of the voltage signal Vi can be reliably detected in a short time.
- the rising edge of the control signal MI_SW may be shifted from the rising edge of the sampling clock DLLCK.
- the greater this shift the longer the time from the rising edge of the sampling clock DLLCK to the rising edge of the voltage signal Vi.
- the voltage signal Vi rises in conjunction with the rising edge of the control signal MI_SW, it reaches a peak value relatively quickly.
- the magnetic sensor device 1 first detects the rising edge from the voltage change of the voltage signal Vi in the voltage change detection unit 62, and then detects the peak value from the change in the voltage signal Vi after the rising edge in the peak detection unit 61.
- the peak value can be efficiently detected in a time equivalent to two sampling clocks.
- FIG. 4 is a timing chart showing an example of the operation when detecting a voltage change and detecting a peak using a conventional magnetic sensor device provided with one sample-and-hold circuit 41 for an MI element 2.
- FIG. 4 is a timing chart showing an example of the operation when detecting a voltage change and detecting a peak using a conventional magnetic sensor device provided with one sample-and-hold circuit 41 for an MI element 2.
- the sampling interval ( ⁇ t) in the first embodiment is used to delay the delay amount for voltage change detection and peak detection by ⁇ t.
- the falling edge position of the sampling signal SMPL which is the hold position of the generated voltage signal Vi, is delayed by ⁇ t for each sampling clock CLK.
- the rising edge of the voltage signal Vi is detected by comparison with the first hold signal
- the Nth sampling clock CLK (delay: N x ⁇ t)
- the peak position is detected by comparison of the N-1st to N+1st hold signals.
- it takes a time equivalent to two sampling clocks to detect the rising edge.
- ⁇ t is 2 nsec and it is N nsec from the start of detection to the peak position, then it will take a time equivalent to N/2 sampling clocks to detect the peak.
- the voltage waveform may change before the peak is detected, and the peak value may change from the initial peak value.
- the peak position or magnitude may change, which may result in a longer time to detect the peak value or a change in sensitivity.
- (Comparative Example 2) 5 is a timing chart showing an example of an operation when a fixed delay amount ⁇ t opt is set and sampling is performed in a conventional magnetic sensor device.
- the fixed delay amount ⁇ t opt is set in advance based on the peak position of the voltage signal Vi detected by the procedure shown in the above comparative example 1.
- a control signal SMI is output in response to the sampling clock CLK, and each time a voltage signal Vi is output from the MI element 2, a hold signal is acquired by the sample-and-hold circuit 41 at the same timing, and a peak value is detected.
- a control signal SMI is output in response to the sampling clock CLK, and each time a voltage signal Vi is output from the MI element 2, a hold signal is acquired by the sample-and-hold circuit 41 at the same timing, and a peak value is detected.
- fluctuations may occur in the voltage signal Vi, causing the amplitude to change. Therefore, if sampling is performed at a fixed timing, detection will not be performed at the peak position, and the sensitivity may change.
- the procedure shown in Comparative Example 1 takes a long time to detect the peak value of the voltage signal Vi and cannot respond to changes in the voltage signal Vi.
- the procedure shown in Comparative Example 2 allows repeated detection of peak values, but is similarly unable to respond to changes in the voltage signal Vi.
- FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration example of a magnetic sensor device 1 according to a second embodiment, which differs from the first embodiment in part of the configuration of a control circuit 5.
- FIG. 7 is a timing chart showing the operation of the magnetic sensor device 1, in which the number of times that the signal processing circuit 6 performs the peak detection process after the voltage change detection process is changed.
- the basic configuration and basic operation of the magnetic sensor device 1 are similar to those of the first embodiment, and the following mainly describes the differences.
- the control circuit 5 includes a common detection clock generator 50.
- the common detection clock generator 50 combines the functions of the peak detection clock generator 51 and the voltage change detection clock generator 52 in the first embodiment.
- the detection clock generating unit 50 includes a common delay circuit 501 and a common multiplexer MUX.
- the common delay circuit 501 has a plurality of delay elements 502 connected in series, and can function as the delay circuits 511 and 521 in the above-mentioned first embodiment.
- the common multiplexer MUX can function as the multiplexers MUX1 and MUX2 in the above-mentioned first embodiment.
- the common delay circuit 501 Prior to the peak detection process, the common delay circuit 501 generates delay amounts d ⁇ 0> to d ⁇ i> for the voltage change detection process, similar to the delay circuit 521.
- the common detection clock generation unit 50 similar to the voltage change detection clock generation unit 52, can use the multiplexer MUX to select m of the delay amounts d ⁇ 0> to d ⁇ i>, corresponding to the number of sample-and-hold circuits 41, and output them as the voltage change detection clock SHAc.
- the common delay circuit 501 generates delay amounts d ⁇ 0> to d ⁇ n> for the peak detection process, similar to the delay circuit 511.
- the common detection clock generation unit 50 similar to the peak detection clock generation unit 51, selects m of the delay amounts d ⁇ 0> to d ⁇ n>, corresponding to the number of sample-and-hold circuits 41, based on the results of the voltage change detection process.
- the common detection clock generation unit 50 can use the multiplexer MUX to select m amounts after the point in time when the voltage change is detected, and output them as the peak detection clock SHAp.
- the signal processing circuit 6 performs a voltage change detection process by the voltage change detection unit 62, and then performs a peak detection process by the peak detection unit 61 multiple times in succession.
- the signal processing circuit 6 repeats a voltage change detection process once, followed by, for example, two peak detection processes.
- the procedure for the voltage change detection process by the voltage change detection unit 62 and the procedure for the peak detection process by the peak detection unit 61 are the same as those in the first embodiment. That is, the common detection clock generation unit 50 outputs the voltage change detection clock SHAc in response to the first sampling clock DLLCK, and the voltage change detection process is performed.
- the voltage change detection unit 62 performs a comparison based on the multiple hold signals SH acquired, and detects a voltage change in the voltage signal Vi.
- the common detection clock generation unit 50 outputs the peak detection clock SHAp based on the voltage change detection result, and peak detection processing is performed.
- the peak detection unit 61 performs a comparison based on the multiple hold signals SH acquired, detects the peak value of the voltage signal Vi, and outputs the result.
- the peak detection process is performed in a similar manner for the next sampling clock DLLCK.
- the signal processing circuit 6 determines that the number of peak detection processes has reached a predetermined number, and performs voltage change detection process again by the voltage change detection unit 62 for the next sampling clock DLLCK.
- a state in which a change detection period of the voltage signal Vi is followed by a peak detection period of the voltage signal Vi in succession is repeated in response to the sampling clock DLLCK.
- the number of times the peak detection process is repeated is just an example, and can be set to any number of times, such as 2, 3 or more.
- the magnetic sensor device 1 includes the common detection clock generating unit 50 in the control circuit 5, and therefore, the same effects as those of the first embodiment can be obtained with a simpler configuration. Furthermore, in the signal processing circuit 6, the result of a single detection by the voltage change detection unit 62 is effectively utilized to continuously perform peak detection processing by the peak detection unit 61, making it possible to detect the peak value of the voltage signal Vi more quickly and accurately.
- the common detection clock generating unit 50 may alternately generate the voltage change detection clock SHAc and the peak detection clock SHAp, and alternately repeat the voltage change detection process and the peak detection process. Furthermore, in the configuration of the above-mentioned first embodiment, similarly to the present embodiment, after performing voltage change detection processing based on the voltage change detection clock SHAc generated by the voltage change detection clock generating unit 52, peak detection processing based on the peak detection clock SHAp generated by the peak detection clock generating unit 51 can be repeated multiple times.
- FIG. 8 is a timing chart showing the operation of the magnetic sensor device 1 according to the third embodiment.
- the third embodiment differs from the first embodiment in the settings of the detection clock intervals in each detection process of the signal processing circuit 6.
- the basic configuration and basic operation of the magnetic sensor device 1 are similar to those of the first embodiment, and the following mainly describes the differences.
- the detection clocks output from the control circuit 5 during detection processing by the signal processing circuit 6 are set to different intervals, i.e., the voltage change detection clock interval ⁇ tc, which is the sampling interval in the voltage change detection unit 62, and the peak detection clock interval ⁇ tp, which is the sampling interval in the peak detection unit 61.
- the peak detection clock interval ⁇ tp is set to be shorter than the voltage change detection clock interval ⁇ tc.
- the time from the rising edge of the sampling clock DLLCK to the rising edge of the voltage signal Vi caused by the control signal MI_SW is relatively long.
- the voltage change detection clock interval ⁇ tc can be set to an interval longer than the voltage change detection clock interval ⁇ t in the first embodiment.
- a voltage change is detected by a hold signal SH ⁇ 3> generated by the voltage change detection clock SHAc ⁇ 3> (for example, SHA ⁇ 3> shown in FIG. 8).
- the peak detection clock interval ⁇ tp in the peak detection process is a sufficiently short interval that the peak value of the voltage signal Vi can be detected with the desired accuracy.
- sampling is started with the peak detection clock SHAp ⁇ 6>, which corresponds to the voltage change detection clock SHAc ⁇ 3>, and the peak value is detected, for example, with the hold signal SH ⁇ 12> by the peak detection clock SHAp ⁇ 12> (for example, SHA ⁇ 12> shown in FIG. 8).
- the sampling interval using the multiple sample-and-hold circuits 41 is set long during the voltage change detection process, so that the voltage change detection unit 62 can reliably detect voltage changes regardless of the time until the rise of the voltage signal Vi or the voltage waveform of the voltage signal Vi.
- the sampling interval is set shorter, so that the peak value of the voltage signal Vi can be detected with high accuracy.
- the time from the rising edge of the sampling clock DLLCK to the rising edge of the voltage signal Vi is relatively long, then with a sampling interval similar to that of the first embodiment, it will take longer for the voltage change detection unit 62 to detect the voltage change.
- the time from the rising edge to the peak value will be relatively long, and it may take a long time to detect the voltage change.
- the voltage change detection clock interval ⁇ tc in the voltage change detection unit 62 and the peak detection clock interval ⁇ tp in the peak detection unit 61 can be set to different intervals, for example, voltage change detection clock interval ⁇ tc > peak detection clock interval ⁇ tp.
- the common detection clock generation unit 50 can, for example, extract a portion of the delay amounts d ⁇ 0> to d ⁇ n> for the peak detection process so that they are at desired equal intervals, and generate the delay amounts d ⁇ 0> to d ⁇ i> for the voltage change detection process.
- FIG. 9 is a diagram showing an example of a circuit configuration of a magnetic sensor device 1 according to the fourth embodiment, which differs from the first embodiment in part of the configurations of the control circuit 5 and the signal processing circuit 6.
- FIG. 10 is a timing chart showing the operation of the magnetic sensor device 1, which differs from the first embodiment in the settings of the detection process in the signal processing circuit 6.
- the basic configuration and basic operation of the magnetic sensor device 1 are similar to those of the first embodiment, and the following mainly describes the differences.
- control circuit 5 includes a peak detection clock generator 51 that outputs a peak detection clock SHAp, and the signal processing circuit 6 includes a peak detector 61.
- the magnetic sensor device 1 is not configured to include a circuit for voltage change detection, and does not include the voltage change detection clock generator 52 and voltage change detector 62 in the first embodiment.
- the peak detection clock generation unit 51 selects a preset number m of delay amounts d ⁇ 0> to d ⁇ n> generated by the delay circuit 501 in accordance with the number of sample hold circuits 41.
- the multiple sample hold circuits 41 perform sampling based on the peak detection clock SHAp, and the peak detection unit 61 performs comparison based on the multiple acquired hold signals SH to detect the peak value of the voltage signal Vi.
- FIG. 10 shows, as an example, a case in which the rising edge of the sampling clock DLLCK and the rising edge of the voltage signal Vi caused by the control signal MI_SW are at approximately the same timing.
- the sampling clock DLLCK rises, the voltage signal Vi rises quickly, so it is possible to repeatedly detect only the peak value without detecting voltage changes.
- the peak detection clock generation unit 51 for example, similar to the voltage change detection clock generation unit 52 in the first embodiment, 17 peak detection clocks SHAp ⁇ 0> to SHAp ⁇ 16> that include the rising edges of the sampling clock DLLCK are generated and output to the corresponding 17 sample and hold circuits 41. As a result, 17 samples are performed with respect to the sampling clock DLLCK, and 17 hold signals SH are obtained.
- the hold signal SH acquired by 17 samplings is input to the peak detection unit 61 of the signal processing circuit 6 as a digital signal that has been AD converted from the amplified signal, and is compared in order to detect the peak value.
- the peak value is repeatedly detected in the hold signal SH ⁇ 7> generated by the peak detection clock SHAp ⁇ 7> (for example, SHA ⁇ 7> shown in Figure 10). In this way, the peak detection process by the peak detection unit 61 is repeatedly performed.
- the magnetic sensor device 1 can omit the circuit for detecting voltage changes, and can detect the peak value of the voltage signal Vi more quickly and accurately with a simpler configuration.
- the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
- the peak detection clock SHAp generated by the peak detection clock generating unit 51 can be determined in advance by testing, for example, at the time of product shipment of the magnetic sensor device 1. If the magnetic sensor device 1 is used in a stable environment and the magnetic detection circuit 4 has a sufficient number of sample-and-hold circuits 41 for detecting peak values, the configuration may not include the voltage change detection clock generating unit 52, making it possible to speed up magnetic detection.
- the peak detection unit 61 performs a single peak detection process to detect the peak value of the voltage signal Vi based on a plurality of hold signals SH acquired at different timings.
- the peak timing may be detected.
- the detection process for detecting the peak timing and the detection process for detecting the peak value may be combined to perform two peak detection processes.
- the second peak detection process it is desirable to perform the second peak detection process at the same timing.
- sampling is performed based on the different peak detection clocks SHAp in the same manner as in the above-mentioned embodiment, and then the acquired multiple hold signals SH are compared to detect the peak timing of the voltage signal Vi.
- sampling is performed based on the detected peak timing, and the acquired multiple hold signals SH are averaged.
- multiple hold signals SH synchronized with the first peak detection result are obtained, and further, noise components contained in these signals are removed by averaging, so that the peak value of the voltage signal Vi can be detected.
- FIG. 11 is a diagram showing an example of a circuit configuration of a magnetic sensor device 1 according to embodiment 5, which differs from embodiment 4 in part in the configuration of the peak detection clock generating unit of the control circuit 5 and the peak detection unit of the signal processing circuit 6.
- FIG. 12 is a timing chart showing the operation of the magnetic sensor device 1.
- the setting for peak detection processing in the signal processing circuit 6 is different from that in the fourth embodiment.
- the basic configuration and basic operation of the magnetic sensor device 1 are similar to those of the fourth embodiment, and the following mainly describes the differences.
- the control circuit 5 includes a first peak detection clock generating unit 531 that generates a first peak detection clock SHAp1, and a second peak detection clock generating unit 532 that generates a second peak detection clock SHAp2.
- the signal processing circuit 6 includes a first peak detection unit 611 and a second peak detection unit 612, and is configured to perform peak detection processing as the first peak detection clock SHAp1 and the second peak detection clock SHAp2 are output, respectively.
- the first peak detection clock generating unit 531 corresponds to the peak detection clock generating unit 51 in the fourth embodiment, and includes a delay circuit 511 in which a plurality of delay elements 512 are connected in series, and a multiplexer MUX1.
- m delay amounts corresponding to the number of sample-and-hold circuits 41 are selected from the delay amounts d ⁇ 0> to d ⁇ n> generated by the delay circuit 511, and the first peak detection clock SHAp1 is generated.
- the first peak detection clock SHAp1 is output to each of the m sample-and-hold circuits 41 at different timings within one period of excitation by the energization circuit 3, and a hold signal SH based on the first peak detection clock SHAp1 is obtained.
- the m hold signals SH acquired by the m sample-and-hold circuits 41 are input to the first peak detection unit 611 as digital signals obtained by AD-converting the amplified signals.
- the first peak detection unit 611 sequentially compares the input signals based on the hold signals SH, and when a peak timing that is the peak position is detected, the detection result including the corresponding time information (e.g., delay amount d) is stored in a memory (not shown).
- a second peak detection clock SHAp2 corresponding to each of the m sample-and-hold circuits 41 is generated based on a control signal including the time information.
- the second peak detection clock generating unit 532 has a similar configuration to the first peak detection clock generating unit 531, and here, the second peak detection clock generating unit 532 is configured using the delay circuit 511 and multiplexer MUX1 that are common to the first peak detection clock generating unit 531. This makes it possible to generate the first peak detection clock SHAp1 and the second peak detection clock SHAp2 without changing the configuration of the control circuit 5.
- the second peak detection clock generation unit 532 selects the delay amount d corresponding to the detected peak timing from the delay amounts d ⁇ 0> to d ⁇ n> generated by the delay circuit 511 within one cycle of the next excitation, and generates the second peak detection clock SHAp2.
- the second peak detection clock generation unit 532 can output the second peak detection clock SHAp2 generated using the selected delay amount d for all m sample hold circuits 41, for example. In that case, sampling is performed at the same timing in the m sample hold circuits 41, and a hold signal SH based on the second peak detection clock SHAp2 is acquired.
- the second peak detection unit 612 can calculate the peak value by, for example, averaging the input signal based on the acquired m hold signals SH.
- FIG. 12 shows an example in which peak detection is performed by the first peak detection unit 611 and the second peak detection unit 612 when the rising edge of the sampling clock DLLCK and the rising edge of the voltage signal Vi are at approximately the same timing, as in the above-mentioned fourth embodiment.
- 17 first peak detection clocks SHAp1 ⁇ 0> to SHAp1 ⁇ 16> are generated and output to 17 sample-and-hold circuits 41, respectively, to obtain 17 hold signals SH.
- the peak value is detected in the hold signal SH ⁇ 7> corresponding to the first peak detection clock SHAp1 ⁇ 7> (for example, SHA ⁇ 7> shown in FIG. 12).
- a delay amount d ⁇ 7> corresponding to the peak position is selected for the next sampling clock DLLCK, and a second peak detection clock SHAp2 ⁇ 7> is output to all 17 sample and hold circuits 41.
- a signal based on the 17 hold signals SH acquired by the 17 sample and hold circuits 41 is input to the second peak detection unit 612, and the peak value is calculated in the second peak detection unit 612 as an average value, for example, by averaging.
- the second peak detection clock SHAp2 may be generated so as to include the timing corresponding to the selected delay amount d and the timing before and after it.
- delay amounts d ⁇ 7> are selected from the peak timing in the first peak detection period, delay amounts d ⁇ 6> to d ⁇ 8> including those before and after the first peak detection period can be used in the second peak detection period.
- a delay amount d ⁇ 6> can be selected for multiple circuits including the sample-and-hold circuits 41 corresponding to the first peak detection clocks SHAp1 ⁇ 0> to SHAp1 ⁇ 1>
- a delay amount d ⁇ 8> can be selected for multiple circuits including the sample-and-hold circuits 41 corresponding to the first peak detection clock SHAp1 ⁇ 16>
- a delay amount d ⁇ 7> can be selected for the remainder to generate the second peak detection clocks SHAp2 ⁇ 6> to SHAp2 ⁇ 8>.
- the 17 sample-and-hold circuits 41 can be divided into multiple groups, and the delay amount d can be set for each group.
- the peak value can be detected with high accuracy by averaging the sample-and-hold signals SH obtained using multiple delay amounts d.
- the signal processing circuit 6 has the first peak detection unit 611 and the second peak detection unit 612, and therefore the timing of peak detection by the second peak detection unit 612 can be set using the peak timing detected by the first peak detection unit 611. Furthermore, by acquiring a plurality of synchronized sample-and-hold signals SH and performing averaging processing, it is possible to reduce noise components and improve the SNR, and it is possible to more accurately detect the peak value of the voltage signal Vi in a short period of time. In addition, the same effects as those of the fourth embodiment can be obtained.
- FIG. 14 is a diagram showing an example of a circuit configuration of a magnetic sensor device 1 according to a sixth embodiment, in which the voltage change detection unit 62 in the first embodiment is provided in addition to the configuration of the fifth embodiment.
- FIG. 15 is a timing chart showing the operation of the magnetic sensor device 1. Prior to the peak detection process, a voltage change detection process similar to that of the first embodiment is performed. In this embodiment, the basic configuration and basic operation of the magnetic sensor device 1 are the same as those in the fifth embodiment, and the following mainly describes the differences.
- the control circuit 5 includes a first peak detection clock generating unit 531 that generates a first peak detection clock SHAp1, and a second peak detection clock generating unit 532 that generates a second peak detection clock SHAp2, as in the fifth embodiment. Furthermore, the control circuit 5 includes a voltage change detection clock generating unit 52 that generates a voltage change detection clock SHAc, as in the first embodiment.
- the signal processing circuit 6 also includes a voltage change detection unit 62 similar to that of the first embodiment, and performs voltage change detection processing based on the voltage change detection clock SHAc. It also includes a first peak detection unit 611 and a second peak detection unit 612 similar to those of the fifth embodiment, and performs peak detection processing as the first peak detection clock SHAp1 and the second peak detection clock SHAp2 are output, respectively.
- the procedure of the voltage change detection process by the voltage change detection unit 62 is the same as that of the above-mentioned embodiment 1, and the procedure of the peak detection process by the first peak detection unit 611 and the second peak detection unit 612 is the same as that of the above-mentioned embodiment 5. That is, in order to detect the timing of the rising edge of the voltage signal Vi relative to the first sampling clock DLLCK, first, the voltage change detection clock generation unit 52 generates a voltage change detection clock SHAc and outputs it to the multiple sample-and-hold circuits 41.
- 17 voltage change detection clocks SHAc ⁇ 0> to SHAc ⁇ 16> are generated, and 17 hold signals SH are acquired by 17 sample-and-hold circuits 41.
- the voltage change detection unit 62 sequentially compares signals based on the acquired 17 hold signals SH to detect voltage changes.
- a voltage change caused by the rising edge of the voltage signal Vi is detected by a hold signal SH ⁇ 3> generated by the voltage change detection clock SHAc ⁇ 3> (for example, SHA ⁇ 3> shown in FIG. 15).
- the detection result is output, for example, to the control circuit 5 and stored in a memory (not shown), and is used in the subsequent peak detection process.
- the peak detection process is performed twice so that sampling begins at the same timing as the voltage change detection clock SHAc ⁇ 3>.
- the first peak detection clock generating unit 531 first generates 17 first peak detection clocks SHAp1 ⁇ 3> to SHAp1 ⁇ 19> for the first first peak detection process, and outputs them to the corresponding sample and hold circuits 41.
- 17 samples are performed for the next sampling clock DLLCK, and 17 hold signals SH are obtained.
- the first peak detection unit 611 sequentially compares signals based on the acquired 17 hold signals SH and detects the timing of the peak value.
- the peak timing is detected by the hold signal SH ⁇ 8> generated by the first peak detection clock SHAp1 ⁇ 8> (for example, SHA ⁇ 8> shown in FIG. 15).
- the detection result is output to the control circuit 5, for example, and stored in a memory (not shown), and is used in the second second peak detection process.
- the second peak detection clock generation unit 532 outputs the second peak detection clock SHAp2 ⁇ 8> to all sample and hold circuits 41 so that the second peak detection process is performed at the same timing as the first.
- signals based on the 17 hold signals SH acquired by the 17 sample and hold circuits 41 are input to the second peak detection unit 612, and the peak value is calculated as an average value by, for example, averaging.
- the first peak detection unit 611 detects the peak timing (peak detection period of the voltage signal Vi; first time)
- the second peak detection unit 612 detects the peak value (peak detection period of the voltage signal Vi; second time).
- the voltage change process is performed in advance, and the result can be used to perform two peak detection processes.
- the first peak detection result is then used to obtain multiple synchronized signals for the second time and perform averaging, thereby improving the SNR and enabling more accurate peak detection.
- FIG. 16 is a timing chart showing the operation of the magnetic sensor device 1 according to the seventh embodiment, which differs from the sixth embodiment in the settings of the detection clock intervals in the voltage change detection process and the peak detection process.
- the basic configuration and basic operation of the magnetic sensor device 1 are the same as those in the sixth embodiment, and the following mainly describes the differences.
- the signal processing circuit 6 sets the voltage change detection clock interval ⁇ tc in the voltage change detection unit 62 to an interval different from the peak detection clock interval ⁇ tp in the first peak detection unit 611 and the second peak detection unit 612. Specifically, similar to the above embodiment 3, the voltage change detection clock interval ⁇ tc in the voltage change detection unit 62 is set to be longer than the peak detection clock interval ⁇ tp in the first peak detection unit 611 and the second peak detection unit 612 (i.e., voltage change detection clock interval ⁇ tc>peak detection clock interval ⁇ tp).
- the voltage change detection clock generating unit 52 sets the voltage change detection clock interval ⁇ tc so that the sampling interval is about half that during peak detection processing, and generates 17 voltage change detection clocks SHAc ⁇ 0> to SHAc ⁇ 16>.
- 17 hold signals SH are obtained for the sampling clock DLLCK, and the voltage change detection unit 62 detects a voltage change in the hold signal SH ⁇ 3> generated by the voltage change detection clock SHAc ⁇ 3> (for example, SHA ⁇ 3> shown in FIG. 16).
- the first peak detection clock generation unit 531 generates 17 first peak detection clocks SHAp1 ⁇ 6> to SHAp1 ⁇ 22> so that sampling is started at the timing when the voltage change is detected for the next sampling clock DLLCK.
- the first peak detection unit 611 detects peak timing from the hold signal SH acquired by the 17 sample hold circuits 41.
- the hold signal SH ⁇ 12> by the first peak detection clock SHAp1 ⁇ 12> (for example, SHA ⁇ 12> shown in FIG. 16) is set as the peak position, and peak detection processing is performed at the same timing for the next sampling clock DLLCK.
- the second peak detection clock generation unit 532 generates the second peak detection clock SHAp1 ⁇ 12> for all sample hold circuits 41, and sampling is performed at the same timing in the 17 sample hold circuits 41.
- the signals based on the acquired 17 hold signals SH are, for example, averaged to calculate the peak value.
- the timing of excitation of the MI element 2 by the current supply circuit 3 is described as corresponding to the rising edge of the pulse-shaped control signal MI_SW, but it can also be made to correspond to the falling edge of the control signal MI_SW.
- the voltage signal Vi may also be a voltage waveform having a peak on the negative side, in which case the voltage change detection unit 62 will detect a voltage change to the negative side of the voltage signal Vi.
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Abstract
Description
本発明は、磁気センサ装置に関する。 The present invention relates to a magnetic sensor device.
磁気センサ装置は、一般に、磁気検出素子への通電タイミングと同期させたサンプリング回路を備えており、サンプリングのタイミングは、例えば、RC回路等を用いた遅延回路によって調整されている。その場合には、遅延回路を構成する抵抗やコンデンサ等の素子定数を変更したり、パルス電流の通電タイミングを手動で調整したりする工程が必要となる。そこで、工数削減のために、サンプリングタイミングの設定を自動化することが検討されている。 Magnetic sensor devices generally have a sampling circuit that is synchronized with the timing of current flow to the magnetic detection element, and the sampling timing is adjusted, for example, by a delay circuit that uses an RC circuit or the like. In such cases, a process is required to change the element constants of the resistors, capacitors, etc. that make up the delay circuit, or to manually adjust the timing of the current flow through the pulse current. Therefore, to reduce the amount of work required, studies are being conducted on automating the setting of the sampling timing.
例えば、特許文献1には、感磁体及びコイルと、コイルで発生する誘導起電圧をサンプリングし、サンプリング電圧を得るサンプラと、サンプリング電圧に基づいて感磁体クロックとサンプラクロックの立ち上がりタイミングを相対的に調整する自動補正回路を備える磁気センサが提案されている。自動補正回路は、複数の縦続接続された遅延素子を有する遅延同期回路を有して、感磁体クロックの立ち上がりから所定期間のサンプリング電圧の変位を観測することで、最初にピークとなるまでの遅延時間を検出し、サンプラクロックを設定するように構成されている。
For example,
特許文献1に開示された磁気センサにおいて、自動補正回路は、遅延素子を有する遅延同期回路を使用し、サンプラクロックの遅延量を順次変化させて、電圧波形のサンプリングを行う。そして、入力されるサンプリング電圧を逐次比較して、ピーク値を探索し、ピーク値となるタイミングに対応する遅延量を用いて、通常のピーク値検出用のサンプラクロックを補正する。これにより、自動補正後のセンシングのタイミングが最適化され、補正されたサンプラクロックに基づいて、ピークタイミングに対応するサンプリング電圧が検出可能となる。
In the magnetic sensor disclosed in
この自動補正回路では、サンプリング周期ごとに、一定量ずつ遅延させてサンプリングを行うため、ピーク電圧を検出するまでに時間がかかる上、検出までの間に電圧波形が変化してピーク値が変わり、感度が変わる可能性があった。また、ピーク値に対応する固定の遅延量を用いてサンプラクロックが補正されるため、補正後に電圧波形が変化した場合も感度が変わり、ピーク値を正しく検出できないおそれがあった。 This automatic correction circuit delays sampling by a fixed amount for each sampling period, so it takes time to detect the peak voltage, and the voltage waveform may change during detection, changing the peak value and sensitivity. In addition, because the sampler clock is corrected using a fixed delay amount corresponding to the peak value, the sensitivity also changes if the voltage waveform changes after correction, and there is a risk that the peak value cannot be detected correctly.
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、磁気検出素子から出力される電圧信号のピーク値又はピークタイミングを、短時間に精度よく検出可能な磁気センサ装置を提供しようとするものである。 The present invention was made in consideration of these problems, and aims to provide a magnetic sensor device that can accurately detect the peak value or peak timing of a voltage signal output from a magnetic detection element in a short period of time.
上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る磁気センサ装置は、
磁気検出素子と、
前記磁気検出素子に対して周期的に励磁する通電回路と、
前記磁気検出素子に対して、電気的に並列接続された複数のサンプルホールド回路と、
複数の前記サンプルホールド回路のそれぞれに対応するピーク検出用クロックを、前記通電回路による励磁の1周期内において異なるタイミングにて、複数の前記サンプルホールド回路のそれぞれに対して生成するピーク検出用クロック生成部と、
前記ピーク検出用クロックが出力された場合に複数の前記サンプルホールド回路にて取得された複数のホールド信号を比較して、前記磁気検出素子から出力される電圧信号のピーク値又はピークタイミングを検出するピーク検出部と、を備える、磁気センサ装置にある。
In order to solve the above problem, a magnetic sensor device according to an embodiment of the present disclosure includes:
A magnetic detection element;
a current supply circuit that periodically excites the magnetic detection element;
a plurality of sample-and-hold circuits electrically connected in parallel to the magnetic detection element;
a peak detection clock generating unit that generates a peak detection clock corresponding to each of the plurality of sample hold circuits at different timings within one period of excitation by the energizing circuit, for each of the plurality of sample hold circuits;
The magnetic sensor device includes a peak detection unit that compares multiple hold signals acquired by multiple sample-and-hold circuits when the peak detection clock is output, and detects the peak value or peak timing of the voltage signal output from the magnetic detection element.
上記構成の磁気センサ装置において、ピーク検出用クロック生成部は、通電回路による励磁の1周期内において、複数のサンプルホールド回路のそれぞれに供給するタイミングの異なるピーク検出用クロックを生成する。複数のサンプルホールド回路は、磁気検出素子に対して、電気的に並列接続されており、磁気検出素子から出力される電圧信号を、それぞれ異なるタイミングで取得することができる。ピーク検出部は、1周期内の異なるタイミングで取得された複数のホールド信号を比較することにより、電圧信号のピーク値又はピークタイミングを検出することができる。 In the magnetic sensor device configured as above, the peak detection clock generation unit generates peak detection clocks with different timings to be supplied to each of the multiple sample and hold circuits within one period of excitation by the current-carrying circuit. The multiple sample and hold circuits are electrically connected in parallel to the magnetic detection element, and can acquire the voltage signal output from the magnetic detection element at different timings. The peak detection unit can detect the peak value or peak timing of the voltage signal by comparing the multiple hold signals acquired at different timings within one period.
このように、上記構成の磁気センサ装置は、複数のサンプルホールド回路を用いて、励磁の1周期に対応する複数のホールド信号を、一度に取得して比較することができる。したがって、電圧信号のピーク値又はピークタイミングを速やかに検出することができ、例えば、電圧信号に応じて、複数のサンプルホールド回路の数やピーク検出用クロックのタイミングを調整することによって、電圧信号のピーク値又はピークタイミングをより正確に検出することができる。また、異なる周期で出力される電圧信号を比較する場合のように、電圧信号の変化の影響を受けるおそれが小さい。 In this way, the magnetic sensor device of the above configuration can use multiple sample-and-hold circuits to simultaneously acquire and compare multiple hold signals corresponding to one cycle of excitation. Therefore, the peak value or peak timing of the voltage signal can be detected quickly, and for example, the peak value or peak timing of the voltage signal can be detected more accurately by adjusting the number of multiple sample-and-hold circuits or the timing of the peak detection clock according to the voltage signal. In addition, there is little risk of being affected by changes in the voltage signal, as occurs when comparing voltage signals output at different cycles.
以上のごとく、上記態様によれば、磁気検出素子から出力される電圧信号のピーク値又はピークタイミングを、短時間に精度よく検出可能な磁気センサ装置を提供することができる。 As described above, the above aspect provides a magnetic sensor device that can accurately detect the peak value or peak timing of a voltage signal output from a magnetic detection element in a short period of time.
以下、各実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明をする。 Each embodiment will be explained in detail below with reference to the drawings.
なお、以下で説明する各実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すもので、実施の形態で示される数値、形状、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明されるものとする。 Note that each of the embodiments described below is either a comprehensive or specific example, and the numerical values, shapes, components, arrangement positions and connection forms of the components shown in the embodiments are merely examples and are not intended to limit the present disclosure. Furthermore, among the components in the following embodiments, components that are not described in an independent claim that indicates the highest concept will be described as optional components.
また、本開示の磁気センサ装置について、実施の形態に基づいて説明するが、本開示に係る磁気センサ装置は、以下の実施の形態に限定されるものではない。以下の実施の形態や、以下の実施の形態に対して本開示の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例や、本開示に係る磁気センサ装置を内蔵した各種機器も本開示に含まれる。 Furthermore, the magnetic sensor device of the present disclosure will be described based on the embodiments, but the magnetic sensor device according to the present disclosure is not limited to the following embodiments. The following embodiments, modifications that can be made to the following embodiments by those skilled in the art without departing from the spirit of the present disclosure, and various devices incorporating the magnetic sensor device according to the present disclosure are also included in the present disclosure.
(実施の形態1)
図1は、実施の形態1に係る磁気センサ装置1の構成例を示す回路図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration example of a
[磁気センサ装置1の基本構成]
図1において、磁気センサ装置1は、磁気検出素子2と、通電回路3と、複数のサンプルホールド回路41を含む磁気検出回路4と、ピーク検出用クロック生成部51を含む制御回路5と、ピーク検出部61を含む信号処理回路6と、を備える。
[Basic configuration of magnetic sensor device 1]
In FIG. 1, the
通電回路3は、磁気検出素子2に対して周期的に励磁する。
磁気検出素子2は、通電回路3からの通電によって励磁されて、電圧信号Viを発生する。
The
The
複数のサンプルホールド回路41は、磁気検出素子2に対して電気的に並列接続されている。磁気検出回路4には、磁気検出素子2に発生する電圧信号Viが周期的に入力され、複数のサンプルホールド回路41のそれぞれにおいて、所定のタイミングでホールド信号SHとして取得される。
The multiple sample-and-
ピーク検出用クロック生成部51は、複数のサンプルホールド回路41のそれぞれに対応するピーク検出用クロックSHApを、通電回路3による励磁の1周期内において異なるタイミングにて生成する。ピーク検出用クロックSHApは、所定の異なるタイミングにて、複数のサンプルホールド回路41のそれぞれに対して出力される。
The peak detection
ピーク検出部61は、磁気検出素子2から出力される電圧信号Viのピーク値又はピーク値となるタイミングであるピークタイミングを検出する。ピーク検出部61は、ピーク検出用クロックSHApが出力された場合に、複数のサンプルホールド回路41にて取得された複数のホールド信号SHを比較する。そして、その比較結果に基づいて、電圧信号Viのピーク値又はピークタイミングを検出することができる。後述するように、本形態におけるピーク検出部61は、これらのうちピーク値を検出するものとして説明している、なお、複数のホールド信号SHは、例えば、その増幅信号がアナログ-デジタル変換されたデジタル信号として磁気検出回路4から出力され、ピーク検出部61は、それらのうち最大値となる信号をピーク値として検出することができる。
The
制御回路5は、さらに、電圧変化検出用クロック生成部52を含むことができる。電圧変化検出用クロック生成部52は、複数のサンプルホールド回路41のそれぞれに対応する電圧変化検出用クロックSHAcを生成する。電圧変化検出用クロックSHAcは、所定の異なるタイミングにて、複数のサンプルホールド回路41のそれぞれに対して出力される。
The
信号処理回路6は、さらに、電圧信号Viの電圧変化を検出する電圧変化検出部62を含むことができる。電圧変化検出部62は、電圧変化検出用クロックSHAcが出力された場合に、複数のサンプルホールド回路41にて取得された複数のホールド信号SHを比較する。そして、その比較結果に基づいて、例えば、電圧信号Viの立ち上がりに相当する電圧変化を検出することができる。
The
制御回路5は、ピーク検出用クロック生成部51において、電圧変化検出部62の検出結果を用いて、ピーク検出のためのサンプリングを行うことができる。その場合には、ピーク検出用クロック生成部51は、検出された電圧信号Viの電圧変化に基づいて設定されたタイミングにて、ピーク検出用クロックSHApを生成する。
The
電圧変化検出部62による電圧変化検出処理の後に、ピーク検出部61によるピーク検出処理が行われる場合には、電圧変化が検出された時点を基準とし、その時点以降にピーク検出用クロックSHApが出力されるようにタイミングが設定されることが望ましい。
これにより、ピーク検出部61は、電圧変化が検出された時点以降に取得されたホールド信号SHを用いて、ピーク検出処理を効率よく行って、電圧信号Viのピーク値又はピークタイミングを短時間で確実に検出することができる。
When peak detection processing is performed by
As a result, the
信号処理回路6は、電圧変化検出部62による電圧変化検出処理と、ピーク検出部61によるピーク検出処理とを、例えば、交互に繰り返すことができる。
The
これら処理が交互に行われることにより、電圧変化検出処理によって検出された電圧信号Viの電圧変化に基づいて、ピーク検出用クロックSHApが生成され、ピーク検出処理により、電圧信号Viのピーク値又はピークタイミングが検出されることが繰り返される。
これにより、例えば、電圧信号Viの変化が生じやすい場合においても、電圧変化検出処理の頻度が高くなることで、ピーク検出処理におけるピーク値又はピークタイミングの検出が精度よく行われる。
By alternately performing these processes, a peak detection clock SHAp is generated based on the voltage change of the voltage signal Vi detected by the voltage change detection process, and the peak value or peak timing of the voltage signal Vi is repeatedly detected by the peak detection process.
As a result, even if changes in the voltage signal Vi are likely to occur, for example, the frequency of the voltage change detection process increases, so that the peak value or peak timing can be detected with high accuracy in the peak detection process.
ピーク検出用クロックSHApが生成される際の間隔(以下の説明では、「ピーク検出用クロック間隔」ともいうものとする)は、例えば、所定の一定間隔に設定される。
また、電圧変化検出用クロックSHAcが生成される際の間隔(以下の説明では、「電圧変化検出用クロック間隔」ともいうものとする)は、所定の一定間隔に設定される。
The interval at which the peak detection clock SHAp is generated (hereinafter, also referred to as the "peak detection clock interval") is set to, for example, a predetermined constant interval.
Furthermore, the interval at which the voltage change detection clock SHAc is generated (hereinafter, also referred to as the "voltage change detection clock interval") is set to a predetermined constant interval.
制御回路5は、ピーク検出用クロック生成部51によるピーク検出用クロック間隔を、例えば、電圧変化検出用クロック生成部52による電圧変化検出用クロック間隔と、同じ間隔に設定することができる。
The
[磁気センサ装置1の各部構成]
次に、本形態の磁気センサ装置1を構成する各部について、具体的に説明する。
図1において、磁気検出素子2は、例えば、感磁体21及び検出コイル22を備えるマグネトインピーダンス(Magneto Impedance;MI)素子である(以下の説明では、「MI素子」ともいうものとする)。感磁体21は、例えば、アモルファスワイヤからなり、検出コイル22は、感磁体21の周りに絶縁層を介して巻回されている。MI素子2は、感磁体21へ励磁電流が供給されることにより検出コイル22に生じる誘導起電圧が、電圧信号Viとして出力される。
[Configuration of each part of the magnetic sensor device 1]
Next, each component of the
1, the
通電回路3は、MI素子2に周期的に励磁電流を供給する。励磁電流は、例えば、パルス電流を用いることができる。通電回路3は、ここでは、一例として、感磁体21に対してパルス電流を通電することができるパルス通電回路として構成されている。励磁電流は、周期的な電流であればよく、例えば、高周波電流を用いることもできる。
The energizing
通電回路3は、ここでは、パルス発生部31と、パルス発生部31から供給されるパルス状の制御信号MI_SWによって駆動される一対のスイッチ32a、32bと、抵抗33と、を備えている。一対のうち一方のスイッチ32aは、感磁体21の一端側と高電位側の電源AVDDとの間に挿入されており、一対のうち他方のスイッチ32bは、感磁体21の他端側と低電位側の電源AVSSとの間に挿入されている。
Here, the
通電回路3は、制御信号MI_SWによって、一対のスイッチ32a、32bが同時にオンまたはオフとなることにより、感磁体21へのパルス電流の供給を開始または供給を遮断することができる。これに伴い、アモルファスワイヤに作用する外部磁場の強さに対応して感磁体21のインピーダンスが変化し、この磁化変化により、検出コイル22の両端に、誘導起電圧が発生する。検出コイル22の両端は、磁気検出回路4のサンプルホールド回路41に至る一対の信号線71、72と電気的に接続されている。
The
なお、磁気検出素子2は、磁気を検出できる素子であればよく、MI素子2以外にも、例えば、ホール素子やMR素子(磁気抵抗効果素子)、GMR素子(巨大磁気抵抗効果素子)、TMR素子(トンネル接合磁気抵抗効果素子)などを用いることができる。
The
磁気検出回路4は、それぞれ1つのサンプルホールド回路41を含む複数のサンプリングブロックBを備えている。サンプルホールド回路41は、一対の信号線71、72にそれぞれ対応して設けられる、一対のスイッチ41a、41bと、一対のコンデンサ41c、41dと、を有する。
The
サンプルホールド回路41の数(m;m≧2)は、1回の励磁に対して取得されるホールド信号SHの数に相当し、任意に選択することができる。具体的には、信号処理回路6において、1回の電圧変化検出処理と続く1回のピーク検出処理によって、電圧信号Viのピーク値を検出するのに十分な数となるように、サンプルホールド回路41の数が設定されていることが望ましい。
The number of sample-and-hold circuits 41 (m; m≧2) corresponds to the number of hold signals SH acquired for one excitation, and can be selected arbitrarily. Specifically, it is desirable that the number of sample-and-
各サンプリングブロックBは、それぞれ、サンプルホールド回路41と、AD(Analog Digital)変換回路42と、を備えている。また、サンプルホールド回路41とAD変換回路42との間には、増幅回路43が配置されている。増幅回路43の配置はこれに限るものではなく、あるいは、サンプリングブロックBが増幅回路43を備えない構成であってもよい。
Each sampling block B has a sample-and-
AD変換回路42は、アナログのホールド信号SHをデジタル信号に変換するアナログデジタル変換処理(以下の説明では、「AD変換処理」ともいうものとする)を行う。増幅回路43は、サンプルホールド回路41にて取得されるホールド信号SHを、所定の増幅率で増幅して、AD変換回路42へ出力する。
The
各サンプリングブロックBは、ホールド信号SHを、AD変換回路42にてAD変換処理したデジタル信号を保持し、信号処理回路6へ出力する。
Each sampling block B holds the hold signal SH, which has been AD converted by the
一対の信号線71、72は、サンプリングブロックBの数(m)に応じて、それぞれ分岐し、分岐信号線の各対が、サンプルホールド回路41を介して、対応する増幅回路43の反転入力端子及び非反転入力端子と、それぞれ電気的に接続されている。サンプルホールド回路41は、制御回路5から出力される検出用クロックに応じて、一対のスイッチ41a、41bを同時にオンまたはオフとし、一対の信号線71、72を開閉する。
The pair of
このとき、信号線71の電位CAと信号線72の電位CBとの電位差が、電圧信号Vi(Vi=CA-CB)となる。この電圧信号Viが、制御回路5からの検出用クロックに応じたタイミングで、サンプルホールド回路41によって取得され、ホールド信号SHとして出力される。
At this time, the potential difference between the potential CA of the
制御回路5は、各サンプルホールド回路41と、ピーク検出用クロック生成部51または電圧変化検出用クロック生成部52とを、選択的に接続し、ピーク検出用クロックSHApまたは電圧変化検出用クロックSHAcを出力する。すなわち、各サンプルホールド回路41は、ピーク検出処理時には、ピーク検出用クロック生成部51と接続され、また、電圧変化検出処理時には、電圧変化検出用クロック生成部52と接続される。
The
具体的には、ピーク検出用クロック生成部51と複数のサンプルホールド回路41とは、それぞれピーク検出用スイッチSWpにて開閉される信号線を介して接続されている。また、電圧変化検出用クロック生成部52と複数のサンプルホールド回路41とは、それぞれ電圧変化検出用スイッチSWcにて開閉される信号線を介して接続されている。
Specifically, the peak detection
制御回路5は、ピーク検出処理の間、ピーク検出用スイッチSWpをオンとし、電圧変化検出用スイッチSWcをオフとする。また、電圧変化検出処理の間、電圧変化検出用スイッチSWcをオンとし、ピーク検出用スイッチSWpをオフとする。
これにより、各検出処理に対応する検出用クロックが、各検出処理の間、複数のサンプルホールド回路41のそれぞれへ所定のタイミングで出力される。
During the peak detection process, the
As a result, a detection clock corresponding to each detection process is output to each of the sample-and-
サンプルホールドブロックBには、その他に、AD変換回路42においてホールド信号SHをAD変換処理するためのAD変換制御信号などが、所定のタイミングで入力される。AD変換後のデジタル信号は、信号処理回路6の電圧変化検出部62またはピーク検出処理部61に出力される。
In addition, an AD conversion control signal for AD converting the hold signal SH in the
ピーク検出用クロック生成部51は、複数の遅延素子512が直列接続された遅延回路511と、マルチプレクサMUX1と、を含んで構成されている。ピーク検出用クロック生成部51は、サンプリングクロックDLLCKを基準とし、複数の遅延素子512を用いて位相を変化させた内部クロックを生成するDLL(Delay Locked Loop)回路として構成されている。
The peak detection
遅延回路511は、例えば、遅延素子512の数(n+1)に応じて、サンプリングクロックDLLCKの入力に対して所定時間ずつ遅れた信号を生成し、遅延量d<0>~d<n>として出力することができる。なお、遅延量d<0>~d<n>を定める所定時間は、任意に設定することができ、ピーク検出処理におけるサンプリング間隔に相当する。
The
ピーク検出用クロック生成部51は、マルチプレクサMUX1を用いて、遅延量d<0>~d<n>のうち、サンプルホールド回路41の数に対応するm個を選択する(n>m)。そして、それぞれ対応するサンプルホールド回路41へ、ピーク検出用クロックSHApとして供給することができる。これにより、例えば、図1に示すSHAp<0>~SHAp<n>の範囲で、任意の遅延量を有するピーク検出用クロックSHAが選択され、各サンプルホールド回路41に対して出力可能となる。後述する電圧変化検出用クロックSHAc他の検出用クロックSHAについても同様である。
The peak detection
同様に、電圧変化検出用クロック生成部52は、複数の遅延素子522が直列接続された遅延回路521と、マルチプレクサMUX2と、を含んで構成されている。遅延回路521は、例えば、遅延素子522の数(i+1)に応じた遅延量d<0>~d<i>を生成する。電圧変化検出用クロック生成部52は、マルチプレクサMUX2を用いて、遅延量d<0>~d<i>のうち、サンプルホールド回路41の数に対応するm個を選択する(i>m)。そして、それぞれ対応するサンプルホールド回路41へ、電圧変化検出用クロックSHAcとして供給することができる。
Similarly, the voltage change detection
[磁気センサ装置1の動作]
図2は、磁気センサ装置1の各部における動作を示すタイミングチャートであり、信号処理回路6による電圧変化検出処理及びピーク検出処理がこの順に行われる。
また、図3は、通電回路3による励磁に伴い、MI素子2に発生する電圧信号Viの変化例を示す波形図である。
[Operation of the magnetic sensor device 1]
FIG. 2 is a timing chart showing the operation of each part of the
FIG. 3 is a waveform diagram showing an example of change in the voltage signal Vi generated in the
図2において、サンプリングクロックDLLCKに同期して、制御信号MI_SWが出力されると、MI素子2から電圧信号Viが出力される。複数のサンプルホールド回路41は、電圧変化検出用クロック生成部52から出力される電圧変化検出用クロックSHAcに基づいて、それぞれ異なるタイミングで電圧信号Viを取得する。
In FIG. 2, when a control signal MI_SW is output in synchronization with a sampling clock DLLCK, a voltage signal Vi is output from the
図3において、一般に、通電回路3からの通電により、MI素子2にパルス電流が供給されると、パルス電流の立ち上がり(期間tR)と立ち下がり(期間tF)との間にて(期間tHIGH)、電圧信号Viが遅れて立ち上がり、ピーク値に達した後、立ち下がる。
このとき、電圧信号Viのピーク値は、検出対象となる外部磁場の強さに対応したものとなる。なお、電圧信号Viは、外部磁場の向きによって、DC電位に対してプラス側のピークもしくはマイナス側のピークを有する電圧波形となる。ここでは、簡便のため、プラス側にピーク電圧が存在する場合を示している。
In FIG. 3 , generally, when a pulse current is supplied to the
At this time, the peak value of the voltage signal Vi corresponds to the strength of the external magnetic field to be detected. Note that the voltage signal Vi has a voltage waveform having a peak on the positive side or the negative side of the DC potential depending on the direction of the external magnetic field. For simplicity, the case where the peak voltage exists on the positive side is shown here.
磁気センサ装置1には、検出対象となる外部磁場を精度よく検出するために、電圧信号Viのピーク値を正確に検出することが求められる。そのために、磁気検出回路4に複数のサンプルホールド回路41が設けられ、図2に一例を示す手順でサンプリングが行われる。
The
ここでは、サンプルホールド回路41の数は、例えば、17個であり(m=17)、電圧変化検出用クロック生成部52は、サンプリングクロックDLLCKの立ち上がりを含む17個の電圧変化検出用クロックSHAc<0>~SHAc<16>を選択する。各サンプルホールド回路41は、それぞれ所定のタイミングにおける電圧信号Viを取得する。これにより、最初のサンプリングクロックDLLCKに対して、17個一度にサンプリングが行われ、17個のホールド信号SH<0>~SH<16>が取得される。
Here, the number of sample and hold
17個のホールド信号SH<0>~SH<16>は、それぞれ増幅回路43において増幅され、さらに、AD変換回路42において増幅信号がAD変換処理されたデジタル信号として、電圧変化検出部62へ出力される。
なお、17個のサンプリングにおけるサンプリング間隔は、電圧変化検出用クロックSHAc<0>~SHAc<16>が生成される間隔である、電圧変化検出用クロック間隔Δtに相当する。言い換えれば、Δtずつ加算された遅延量で、サンプリングが行われる。
The 17 hold signals SH<0> to SH<16> are each amplified in the
The sampling interval for the 17 samples corresponds to the voltage change detection clock interval Δt, which is the interval at which the voltage change detection clocks SHAc<0> to SHAc<16> are generated. In other words, sampling is performed with a delay amount that is incremented by Δt.
電圧変化検出部62は、17個のホールド信号SH<0>~SH<16>に対応するデジタル信号を、番号順に比較する。例えば、1つ目の電圧変化検出用クロックSHAc<0>によるホールド信号SH<0>と2つ目の電圧変化検出用クロックSHAc<1>によるホールド信号SH<1>について、対応するデジタル信号の差分値が、所定の閾値と比較される。そして、プラス側へ所定の閾値以上の電圧の変化が検知されるまで、ホールド信号SHの比較が繰り返される。
The voltage
電圧変化検出部62は、所定の閾値以上の電圧変化が検出されると、電圧変化検出処理を終了する。電圧変化検出部62は、ここでは、ホールド信号SH<3>が取得される、4つ目の電圧変化検出用クロックSHAc<3>の立ち下がり時点にて、所定の電圧変化が検知されたものとして、検知結果を出力する。検知結果は、例えば、電圧変化位置を示す時間情報(ここでは、電圧変化検出用クロックSHAc<3>に対応する、遅延量d<3>)を含むことができる。検知結果は、例えば、制御回路5へ出力されて、図示しないメモリに格納され、ピーク検出用クロック生成部51においてピーク検出用クロックSHApを生成する際の基準となる。
When the voltage
次いで、信号処理回路6は、次のサンプリングクロックDLLCKで、電圧変化検出処理の結果を利用して、ピーク検出部61によるピーク検出処理を行う。ピーク検出処理において、17個のサンプルホールド回路41は、ピーク検出用クロック生成部51から出力されるピーク検出用クロックSHApに基づいて、それぞれ異なるタイミングで、電圧信号Viを取得する。
Then, at the next sampling clock DLLCK, the
このとき、ピーク検出用クロック生成部51は、電圧変化が検出された電圧変化検出用クロックSHAc<3>と同じタイミングで、1つ目のサンプリングが行われるように、ピーク検出用クロックSHApを選択する。すなわち、17個のピーク変化検出用クロックSHAp<3>~SHAp<19>が選択され、対応するサンプルホールド回路41へ出力される。
At this time, the peak detection
これにより、次のサンプリングクロックDLLCKに対して、同様にして17個のサンプリングが行われ、17個のホールド信号SHが取得される。取得されたホールド信号SHは、同様にして、増幅回路43にて増幅され、さらに、AD変換回路42にてデジタル信号に変換されて、ピーク検出部61へ出力される。以降、ホールド信号SHに基づく信号(増幅信号、デジタル信号)も含め、適宜、ホールド信号SHというものとする。
なお、ピーク検出処理におけるサンプリング間隔は、電圧変化検出処理の場合と同じであり、ピーク検出用クロック間隔Δt=電圧変化検出用クロック間隔Δtである。
As a result, 17 samples are similarly performed for the next sampling clock DLLCK, and 17 hold signals SH are obtained. The obtained hold signals SH are similarly amplified by the
The sampling interval in the peak detection process is the same as that in the voltage change detection process, and the peak detection clock interval Δt=voltage change detection clock interval Δt.
ピーク検出部61は、ピーク検出用クロックSHAp<3>~SHAp<19>に対応する、17個のホールド信号SH<3>~SH<19>を、番号順に比較して、ピーク値を検出する。ピーク検出処理では、例えば、1つ目のピーク検出用クロックSHAp<3>によるホールド信号SH<3>と2つ目のピーク検出用クロックSHAp<4>によるホールド信号SH<4>について、対応するデジタル信号の差分値が、順次比較される。そして、差分値の変化から、電圧信号Viが上昇傾向から減少傾向に転じたことが検知されるまで、ホールド信号SHの比較が繰り返される。
The
ここでは、ピーク検出用クロックSHAp<8>によるホールド信号SH<8>が、電圧信号Viのピーク値に対応しているものとする。ピーク検出部61は、ホールド信号SH<8>と、その前後のホールド信号SHとの比較から、ピーク値を検出することができる。ピーク検出部61は、例えば、ピーク検出用クロックSHAp<9>によるホールド信号SH<9>との差分値から、マイナス側へ所定の閾値以上の電圧の変化が、初めて検知されたときに、ピーク値が検出されたものと判定することができる。その後、ピーク検出部61は、検知結果を出力し、ピーク検出処理を終了する。
Here, it is assumed that the hold signal SH<8> generated by the peak detection clock SHAp<8> corresponds to the peak value of the voltage signal Vi. The
信号処理回路6は、ピーク検出部61により検出されたピーク値に基づく磁気検出情報を生成して、外部へ出力することができる。磁気検出情報は、例えば、検出対象となる外部磁場の大きさやその変化であり、また、検出対象物の位置情報などであってもよい。
その後、信号処理回路6は、同様にして、電圧変化検出処理を行い、次いで、ピーク検出処理を行うことを繰り返す。このようにして、サンプリングクロックDLLCKに対応して、電圧信号Viの変化検知期間と、電圧信号Viのピーク検知期間が、交互に繰り返される。
The
Thereafter, the
本形態によれば、磁気センサ装置1は、複数のサンプルホールド回路41を用いて、MI素子2の励磁の1周期ごとに、複数の異なるタイミングにおけるホールド信号SHを取得し、電圧変化検出処理とピーク検出処理とを繰り返し行うことができる。その際には、電圧変化検出処理の結果を用いて、ピーク検出処理を効率よく行い、短時間で確実に電圧信号Viのピーク値を検出することができる。
According to this embodiment, the
図2に示したように、所定の周期でMI素子2が通電回路3により励磁される際、サンプリングクロックDLLCKの立ち上がりに対して、制御信号MI_SWの立ち上がりがずれることがある。このずれが大きいほど、サンプリングクロックDLLCKの立ち上がりから電圧信号Viの立ち上がりまでの時間が長くなる。一方、制御信号MI_SWの立ち上がりに伴い、電圧信号Viが立ち上がると、比較的速やかにピーク値に達する。
As shown in FIG. 2, when the
本形態において、磁気センサ装置1は、まず、電圧変化検出部62にて、電圧信号Viの電圧変化から立ち上がりを検出し、次いで、ピーク検出部61にて、立ち上がり以降の電圧信号Viの変化からピーク値を検出する。このように、サンプルホールド回路41の数を適切に設定し、信号処理回路6にて、電圧信号Viの電圧変化とピーク値とを順に検出することで、2サンプリングクロックに相当する時間にて、効率よくピーク値を検出することができる。
In this embodiment, the
(比較の形態1)
図4は、MI素子2に対して1つのサンプルホールド回路41を備える従来の磁気センサ装置を用いて、電圧変化検出とピーク検出を行う場合の動作の一例を示すタイミングチャートである。
(Comparative Example 1)
FIG. 4 is a timing chart showing an example of the operation when detecting a voltage change and detecting a peak using a conventional magnetic sensor device provided with one sample-and-
ここでは、上記実施の形態1におけるサンプリング間隔(Δt)を用いて、電圧変化検出とピーク検出のための遅延量を、Δtずつ遅延させている。これにより、MI素子2に対して、サンプリングクロックCLKに同期させて制御信号SMIが出力されると、発生する電圧信号Viのホールド位置となる、サンプリング信号SMPLの立ち下がり位置が、サンプリングクロックCLKごとにΔtずつ遅延される。
Here, the sampling interval (Δt) in the first embodiment is used to delay the delay amount for voltage change detection and peak detection by Δt. As a result, when a control signal SMI is output to the
図4に示す例の場合は、例えば、2番目のサンプリングクロックCLKにおいて(遅延量:2×Δt)、1番目のホールド信号との比較から電圧信号Viの立ち上がりが検出され、その後、N番目のサンプリングクロックCLKにおいて(遅延量:N×Δt)、N-1番目~N+1番目のホールド信号の比較からピーク位置が検出される。すなわち、立ち上がり検出までに、2サンプリングクロックに相当する時間を要する。ここで、Δtが2nsecであり、検出開始からピーク位置までNnsecであるとすると、ピーク検出までに、N/2サンプリングクロックに相当する時間がかかることになる。 In the example shown in Figure 4, for example, at the second sampling clock CLK (delay: 2 x Δt), the rising edge of the voltage signal Vi is detected by comparison with the first hold signal, and then at the Nth sampling clock CLK (delay: N x Δt), the peak position is detected by comparison of the N-1st to N+1st hold signals. In other words, it takes a time equivalent to two sampling clocks to detect the rising edge. Here, if Δt is 2 nsec and it is N nsec from the start of detection to the peak position, then it will take a time equivalent to N/2 sampling clocks to detect the peak.
また、図4中に示すように、ピーク検出までの間に電圧波形が変化し、初期のピーク値に対してピーク値が変わることがある。その場合には、ピーク位置や大きさが変化して、ピーク値の検出により長い時間がかかったり、感度が変わったりする可能性があった。 Also, as shown in Figure 4, the voltage waveform may change before the peak is detected, and the peak value may change from the initial peak value. In such cases, the peak position or magnitude may change, which may result in a longer time to detect the peak value or a change in sensitivity.
(比較の形態2)
図5は、従来の磁気センサ装置に、固定の遅延量Δtoptを設定してサンプリングを行う場合の動作の一例を示すタイミングチャートである。固定の遅延量Δtoptは、例えば、上記比較の形態1に示した手順で検出された電圧信号Viのピーク位置に基づいて、予め設定される。
(Comparative Example 2)
5 is a timing chart showing an example of an operation when a fixed delay amount Δt opt is set and sampling is performed in a conventional magnetic sensor device. The fixed delay amount Δt opt is set in advance based on the peak position of the voltage signal Vi detected by the procedure shown in the above comparative example 1.
その場合には、サンプリングクロックCLKに対応して、制御信号SMIが出力され、MI素子2から電圧信号Viが出力される度に、同じタイミングでサンプルホールド回路41によりホールド信号が取得され、ピーク値が検出される。ただし、図5中に矢印で示すように、例えば、2番目のサンプリングクロックCLK以降において、電圧信号Viに揺らぎが生じて振幅が変化することがある。そのため、固定したタイミングでサンプリングが行われると、ピーク位置での検出がなされず、感度が変わる可能性がある。
In this case, a control signal SMI is output in response to the sampling clock CLK, and each time a voltage signal Vi is output from the
このように、比較の形態1に示される手順では、電圧信号Viのピーク値の検出に時間がかかり、電圧信号Viの変化にも対応できない。比較の形態2に示される手順では、ピーク値の検出を繰り返し行うことが可能であるが、電圧信号Viの変化に対応できないのは、同様である。
これに対し、上述した実施の形態1によれば、検出時間の短縮と電圧変化への対応の両立が可能であり、信頼性の高い磁気センサ装置1が得られる。
In this way, the procedure shown in Comparative Example 1 takes a long time to detect the peak value of the voltage signal Vi and cannot respond to changes in the voltage signal Vi. The procedure shown in Comparative Example 2 allows repeated detection of peak values, but is similarly unable to respond to changes in the voltage signal Vi.
In contrast, according to the above-described first embodiment, it is possible to achieve both a reduction in detection time and a response to voltage changes, and a highly reliable
(実施の形態2)
図6は、実施の形態2に係る磁気センサ装置1の構成例を示す回路図であり、上記実施の形態1とは、制御回路5の構成の一部が異なっている。
また、図7は、磁気センサ装置1の動作を示すタイミングチャートであり、信号処理回路6において、電圧変化検出処理後にピーク検出処理を行う回数が変更されている。
本形態において、磁気センサ装置1の基本構成及び基本動作は、上記実施の形態1と同様であり、以下、主に相違点について説明する。
(Embodiment 2)
FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration example of a
FIG. 7 is a timing chart showing the operation of the
In this embodiment, the basic configuration and basic operation of the
図6において、制御回路5は、共通の検出用クロック生成部50を備えている。共通の検出用クロック生成部50は、上記実施の形態1における、ピーク検出用クロック生成部51の機能と、電圧変化検出用クロック生成部52の機能を兼ね備えている。
In FIG. 6, the
具体的には、検出用クロック生成部50は、共通の遅延回路501と、共通のマルチプレクサMUXと、を含んで構成されている。共通の遅延回路501は、複数の直列接続された遅延素子502を有し、上記実施の形態1における遅延回路511、521として機能することができる。また、共通のマルチプレクサMUXは、上記実施の形態1における、マルチプレクサMUX1、MUX2として機能することができる。
Specifically, the detection
共通の遅延回路501は、ピーク検出処理に先立ち、遅延回路521と同様に、電圧変化検出処理のための遅延量d<0>~d<i>を生成する。共通の検出用クロック生成部50は、電圧変化検出用クロック生成部52と同様に、マルチプレクサMUXを用いて、遅延量d<0>~~d<i>のうち、サンプルホールド回路41の数に対応するm個を選択し、電圧変化検出用クロックSHAcとして出力することができる。
Prior to the peak detection process, the
また、共通の遅延回路501は、ピーク検出処理において、遅延回路511と同様に、ピーク検出処理のための遅延量d<0>~d<n>を生成する。共通の検出用クロック生成部50は、ピーク検出用クロック生成部51と同様に、電圧変化検出処理の結果に基づいて、遅延量d<0>~d<n>のうち、サンプルホールド回路41の数に対応するm個を選択する。その場合には、共通の検出用クロック生成部50は、マルチプレクサMUXを用いて、電圧変化が検出された時点以降のm個を選択し、ピーク検出用クロックSHApとして出力することができる。
In addition, in the peak detection process, the
図7において、信号処理回路6は、電圧変化検出部62による電圧変化検出処理を行った後、ピーク検出部61によるピーク検出処理を、複数回、連続して行う。ここでは、信号処理回路6は、1回の電圧変化検出処理の後に、例えば、2回のピーク検出処理を行うことを繰り返す。
In FIG. 7, the
本形態において、電圧変化検出部62による電圧変化検出処理の手順、及び、ピーク検出部61によるピーク検出処理の手順は、上記実施の形態1と同様である。すなわち、最初のサンプリングクロックDLLCKに対して、共通の検出用クロック生成部50が、電圧変化検出用クロックSHAcを出力して、電圧変化検出処理が行われる。電圧変化検出部62は、取得された複数のホールド信号SHに基づく比較を行って、電圧信号Viの電圧変化を検出する。
In this embodiment, the procedure for the voltage change detection process by the voltage
また、次のサンプリングクロックDLLCKに対して、電圧変化の検出結果に基づいて、共通の検出用クロック生成部50が、ピーク検出用クロックSHApを出力して、ピーク検出処理が行われる。ピーク検出部61は、取得された複数のホールド信号SHに基づく比較を行って、電圧信号Viのピーク値を検出して結果を出力する。
Furthermore, for the next sampling clock DLLCK, the common detection
さらに、その次のサンプリングクロックDLLCKに対しても、同様にしてピーク検出処理が行われる。その後、信号処理回路6は、ピーク検出処理の回数が所定数に達したと判定して、次のサンプリングクロックDLLCKに対して、再び、電圧変化検出部62による電圧変化検出処理を行う。
Furthermore, the peak detection process is performed in a similar manner for the next sampling clock DLLCK. After that, the
このようにして、サンプリングクロックDLLCKに対応して、電圧信号Viの変化検知期間の後に、電圧信号Viのピーク検知期間が連続する状態が繰り返される。
なお、本形態において、ピーク検出処理の繰り返し回数は一例であり、2ないし3以上の任意の回数に設定することができる。
In this manner, a state in which a change detection period of the voltage signal Vi is followed by a peak detection period of the voltage signal Vi in succession is repeated in response to the sampling clock DLLCK.
In this embodiment, the number of times the peak detection process is repeated is just an example, and can be set to any number of times, such as 2, 3 or more.
本形態によれば、磁気センサ装置1は、制御回路5に共通の検出用クロック生成部50を備えるので、より簡易な構成で、上記実施の形態1と同様の作用効果が得られる。
また、信号処理回路6において、電圧変化検出部62による1回の検出結果を有効に利用して、ピーク検出部61によるピーク検出処理を連続して行い、電圧信号Viのピーク値をより高速で精度よく検出することが可能になる。
According to this embodiment, the
Furthermore, in the
なお、本形態の構成において、上記実施の形態1と同様に、共通の検出用クロック生成部50が、電圧変化検出用クロックSHAcとピーク検出用クロックSHApとを交互に生成し、電圧変化検出処理とピーク検出処理とを交互に繰り返すようにしてもよい。
また、上記実施の形態1の構成において、本形態と同様に、電圧変化検出用クロック生成部52が生成する電圧変化検出用クロックSHAcに基づく電圧変化検出処理を行った後、ピーク検出用クロック生成部51が生成するピーク検出用クロックSHApに基づくピーク検出処理を、複数回繰り返すようにすることもできる。
In the configuration of this embodiment, similarly to the above-described first embodiment, the common detection
Furthermore, in the configuration of the above-mentioned first embodiment, similarly to the present embodiment, after performing voltage change detection processing based on the voltage change detection clock SHAc generated by the voltage change detection
(実施の形態3)
図8は、実施の形態3に係る磁気センサ装置1の動作を示すタイミングチャートであり、上記実施の形態1とは、信号処理回路6の各検出処理における検出用クロック間隔の設定が異なっている。
本形態において、磁気センサ装置1の基本構成及び基本動作は、上記実施の形態1と同様であり、以下、主に相違点について説明する。
(Embodiment 3)
FIG. 8 is a timing chart showing the operation of the
In this embodiment, the basic configuration and basic operation of the
図8において、信号処理回路6による検出処理に際し制御回路5から出力される検出用クロックは、電圧変化検出部62におけるサンプリング間隔である電圧変化検出用クロック間隔Δtcと、ピーク検出部61におけるサンプリング間隔であるピーク検出用クロック間隔Δtpとが異なる間隔に設定されている。具体的には、ピーク検出用クロック間隔Δtpは、電圧変化検出用クロック間隔Δtcよりも、短く設定されている。
In FIG. 8, the detection clocks output from the
ここでは、一例として、サンプリングクロックDLLCKの立ち上がりに対して、制御信号MI_SWによる電圧信号Viの立ち上がりまでの時間が、比較的長い場合を示している。その場合には、電圧信号Viの変化検知期間が上記実施の形態1よりも長くなり、制御信号MI_SWの出力期間を確実に含む十分長い期間となるように、電圧変化検出用クロック間隔Δtcが設定されることが望ましい。 Here, as an example, a case is shown in which the time from the rising edge of the sampling clock DLLCK to the rising edge of the voltage signal Vi caused by the control signal MI_SW is relatively long. In that case, it is desirable to set the voltage change detection clock interval Δtc so that the change detection period for the voltage signal Vi is longer than in the first embodiment above, and is a sufficiently long period that certainly includes the output period of the control signal MI_SW.
具体的には、電圧変化検出用クロック間隔Δtcは、上記実施の形態1における電圧変化検出用クロック間隔Δtよりも長い間隔に設定することができる。これにより、最初のサンプリングクロックDLLCKにおいて、例えば、電圧変化検出用クロックSHAc<3>(例えば、図8に示すSHA<3>)によるホールド信号SH<3>にて、電圧変化が検出される。 Specifically, the voltage change detection clock interval Δtc can be set to an interval longer than the voltage change detection clock interval Δt in the first embodiment. As a result, at the first sampling clock DLLCK, for example, a voltage change is detected by a hold signal SH<3> generated by the voltage change detection clock SHAc<3> (for example, SHA<3> shown in FIG. 8).
一方、ピーク検出処理におけるピーク検出用クロック間隔Δtpは、電圧信号Viのピーク値を所望の精度で検出可能な十分短い間隔であることが望ましい。具体的には、ピーク検出用クロック間隔Δtpは、電圧変化検出用クロック間隔Δtcよりも短い間隔であり、ここでは、例えば、Δtcの1/2の間隔としている。また、上記実施の形態1における電圧変化検出用クロック間隔Δtと同等程度ないしそれ以下に設定することができる(Δt≧Δtp=Δtc/2)。これにより、次のサンプリングクロックDLLCKでは、電圧変化検出用クロックSHAc<3>に相当する、ピーク検出用クロックSHAp<6>にてサンプリングが開始され、例えば、ピーク検出用クロックSHAp<12>(例えば、図8に示すSHA<12>)によるホールド信号SH<12>にて、ピーク値が検出される。 On the other hand, it is desirable that the peak detection clock interval Δtp in the peak detection process is a sufficiently short interval that the peak value of the voltage signal Vi can be detected with the desired accuracy. Specifically, the peak detection clock interval Δtp is shorter than the voltage change detection clock interval Δtc, and here, for example, is set to 1/2 of Δtc. Also, it can be set to be approximately equal to or shorter than the voltage change detection clock interval Δt in the first embodiment above (Δt≧Δtp=Δtc/2). As a result, in the next sampling clock DLLCK, sampling is started with the peak detection clock SHAp<6>, which corresponds to the voltage change detection clock SHAc<3>, and the peak value is detected, for example, with the hold signal SH<12> by the peak detection clock SHAp<12> (for example, SHA<12> shown in FIG. 8).
本形態によれば、複数のサンプルホールド回路41を用いたサンプリングの間隔が、電圧変化検出処理の際には長く設定されるので、電圧信号Viの立ち上がりまでの時間や電圧信号Viの電圧波形によらず、電圧変化検出部62による電圧変化の検出を確実に行うことができる。また、電圧変化の検出結果を用いて、ピーク値の検出を行う際には、サンプリングの間隔がより短く設定されるので、電圧信号Viのピーク値を精度よく検出することができる。
In this embodiment, the sampling interval using the multiple sample-and-
図8に示したように、サンプリングクロックDLLCKの立ち上がりから電圧信号Viの立ち上がりまでの時間が比較的長い場合、上記実施の形態1と同様のサンプリング間隔では、電圧変化検出部62による電圧変化の検出にかかる時間がより長くなる。あるいは、電圧信号Viの波形によっては、立ち上がりからピーク値までの時間が比較的長くなり、電圧変化の検出に時間がかかりやすい。
As shown in FIG. 8, if the time from the rising edge of the sampling clock DLLCK to the rising edge of the voltage signal Vi is relatively long, then with a sampling interval similar to that of the first embodiment, it will take longer for the voltage
そこで本形態のように、電圧変化検出用クロック間隔Δtcがより長い設定を採用することで、サンプリング数を増加させることなく、確実に電圧変化を検出することができる。また、続くピーク検出処理が、検出された電圧変化位置から、より短いピーク検出用クロック間隔Δtpにて行われることで、ピーク値の検出精度を確保しつつ検出処理を効率よく行うことが可能になる。 In this embodiment, by adopting a longer voltage change detection clock interval Δtc, it is possible to reliably detect voltage changes without increasing the number of samples. Furthermore, by performing the subsequent peak detection process from the detected voltage change position at a shorter peak detection clock interval Δtp, it is possible to efficiently perform the detection process while ensuring the detection accuracy of the peak value.
その他、上記実施の形態1と同様の作用効果が得られる。
また、上記実施の形態2の構成において、本形態と同様に、電圧変化検出部62における電圧変化検出用クロック間隔Δtcとピーク検出部61におけるピーク検出用クロック間隔Δtpとを異なる間隔、例えば、電圧変化検出用クロック間隔Δtc>ピーク検出用クロック間隔Δtpとなるよう設定することもできる。その場合には、共通の検出用クロック生成部50は、例えば、ピーク検出処理のための遅延量d<0>~d<n>の一部を所望の等間隔となるように抜き出して、電圧変化検出処理のための遅延量d<0>~d<i>を生成することができる。
In addition, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
Furthermore, in the configuration of the second embodiment, similarly to this embodiment, the voltage change detection clock interval Δtc in the voltage
(実施の形態4)
図9は、実施の形態4に係る磁気センサ装置1の回路構成例を示す図であり、上記実施の形態1とは、制御回路5及び信号処理回路6の構成の一部が異なっている。
また、図10は、磁気センサ装置1の動作を示すタイミングチャートであり、上記実施の形態1とは、信号処理回路6における検出処理の設定が異なっている。
本形態において、磁気センサ装置1の基本構成及び基本動作は、上記実施の形態1と同様であり、以下、主に相違点について説明する。
(Embodiment 4)
FIG. 9 is a diagram showing an example of a circuit configuration of a
FIG. 10 is a timing chart showing the operation of the
In this embodiment, the basic configuration and basic operation of the
図9において、制御回路5は、ピーク検出用クロックSHApを出力するピーク検出用クロック生成部51を備えており、信号処理回路6は、ピーク検出部61を備えている。本形態において、磁気センサ装置1は、電圧変化検出のための回路を有する構成となっておらず、上記実施の形態1における電圧変化検出用クロック生成部52及び電圧変化検出部62は、設けられていない。
In FIG. 9, the
本形態において、ピーク検出用クロック生成部51は、ピーク検出用クロックSHApを生成する際に、遅延回路501にて生成された遅延量d<0>~d<n>から、サンプルホールド回路41の数に対応させて、予め設定されたm個を選択する。複数のサンプルホールド回路41は、ピーク検出用クロックSHApに基づくサンプリングを行い、ピーク検出部61は、取得された複数のホールド信号SHに基づく比較を行って、電圧信号Viのピーク値を検出する。
In this embodiment, when generating the peak detection clock SHAp, the peak detection
図10には、一例として、サンプリングクロックDLLCKの立ち上がりに対して、制御信号MI_SWによる電圧信号Viの立ち上がりがほぼ同じタイミングである場合を示している。その場合には、サンプリングクロックDLLCKが立ち上がると、電圧信号Viが速やかに立ち上がるので、電圧変化の検出を行わずに、ピーク値の検出のみを繰り返し行うことができる。 FIG. 10 shows, as an example, a case in which the rising edge of the sampling clock DLLCK and the rising edge of the voltage signal Vi caused by the control signal MI_SW are at approximately the same timing. In this case, when the sampling clock DLLCK rises, the voltage signal Vi rises quickly, so it is possible to repeatedly detect only the peak value without detecting voltage changes.
ピーク検出用クロック生成部51では、例えば、上記実施の形態1における電圧変化検出用クロック生成部52と同様に、サンプリングクロックDLLCKの立ち上がりの時点を含む17個のピーク検出用クロックSHAp<0>~SHAp<16>が生成され、対応する17個のサンプルホールド回路41へそれぞれ出力される。これにより、サンプリングクロックDLLCKに対して、17個のサンプリングが行われ、17個のホールド信号SHが取得される。
In the peak detection
17個のサンプリングにより取得されたホールド信号SHは、その増幅信号がAD変換処理されたデジタル信号として、信号処理回路6のピーク検出部61に入力され、順に比較されて、ピーク値が検出される。ここでは、一例として、ピーク検出用クロックSHAp<7>(例えば、図10に示すSHA<7>)によるホールド信号SH<7>にて、繰り返しピーク値が検出されている。このようにして、ピーク検出部61によるピーク検出処理が繰り返し行われる。
The hold signal SH acquired by 17 samplings is input to the
本形態によれば、磁気センサ装置1は、電圧変化の検出のための回路を省略することができ、より簡易な構成で、電圧信号Viのピーク値をより速やかに精度よく検出することができる。その他、上記実施の形態1と同様の作用効果が得られる。
According to this embodiment, the
本形態において、ピーク検出用クロック生成部51にて生成されるピーク検出用クロックSHApは、例えば、磁気センサ装置1の製品出荷時に、予め試験を行って決定しておくことができる。磁気センサ装置1が安定した環境で使用され、磁気検出回路4がピーク値の検出に十分な数のサンプルホールド回路41を備える場合には、電圧変化検出用クロック生成部52を備えない構成であってもよく、磁気検出の高速化が可能になる。
In this embodiment, the peak detection clock SHAp generated by the peak detection
上述した実施の形態では、ピーク検出部61による1回のピーク検出処理によって、それぞれ異なるタイミングで取得された複数のホールド信号SHに基づいて、電圧信号Viのピーク値を検出するようにしたが、ピークタイミングを検出するようにしてもよい、また、ピークタイミングを検出する検出処理と、ピーク値を検出する検出処理とを組み合わせて、2回のピーク検出処理を行うようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the
後者の場合には、ノイズ低減の観点から、2回目のピーク検出処理を同等のタイミングで行うことが望ましい。具体的には、複数のサンプルホールド回路41において、まず、上述した実施の形態と同様にして、それぞれ異なるピーク検出用クロックSHApに基づくサンプリングを行い、次いで、取得された複数のホールド信号SHを比較して電圧信号Viのピークタイミングを検出する。さらに、励磁の次の1周期内において、検出されたピークタイミングに基づいてサンプリングを行い、取得された複数のホールド信号SHを平均化処理する。これにより、1回目のピーク検出結果を利用して同期した複数のホールド信号SHを取得し、さらに、それら信号に含まれるノイズ成分を平均化処理により除去して、電圧信号Viのピーク値を検出することができる。
以下に、2回の検出処理によりピーク値を検出する構成例について説明する。
In the latter case, from the viewpoint of noise reduction, it is desirable to perform the second peak detection process at the same timing. Specifically, in the multiple sample-and-
An example of a configuration for detecting a peak value by performing detection processing twice will be described below.
(実施の形態5)
図11は、実施の形態5に係る磁気センサ装置1の回路構成例を示す図であり、上記実施の形態4とは、制御回路5のピーク検出用クロック生成部及び信号処理回路6のピーク検出部の構成の一部が異なっている。
また、図12は、磁気センサ装置1の動作を示すタイミングチャートであり、上記実施の形態4とは、信号処理回路6におけるピーク検出処理のための設定が異なっている。
本形態において、磁気センサ装置1の基本構成及び基本動作は、上記実施の形態4と同様であり、以下、主に相違点について説明する。
(Embodiment 5)
FIG. 11 is a diagram showing an example of a circuit configuration of a
FIG. 12 is a timing chart showing the operation of the
In this embodiment, the basic configuration and basic operation of the
図11において、制御回路5は、第1ピーク検出用クロックSHAp1を生成する第1ピーク検出用クロック生成部531と、第2ピーク検出用クロックSHAp2を生成する第2ピーク検出用クロック生成部532と、を備えている。また、信号処理回路6は、第1ピーク検出部611及び第2ピーク検出部612を備えており、それぞれに対応して、第1ピーク検出用クロックSHAp1及び第2ピーク検出用クロックSHAp2が出力されるのに伴い、ピーク検出処理を行うように構成されている。
In FIG. 11, the
本形態において、第1ピーク検出用クロック生成部531は、上記実施の形態4におけるピーク検出用クロック生成部51に相当するものであり、複数の遅延素子512が直列接続された遅延回路511と、マルチプレクサMUX1と、を含んで構成される。これにより、遅延回路511にて生成された遅延量d<0>~d<n>から、サンプルホールド回路41の数に対応するm個が選択され、第1ピーク検出用クロックSHAp1が生成される。第1ピーク検出用クロックSHAp1は、通電回路3による励磁の1周期内において異なるタイミングにて、m個のサンプルホールド回路41へそれぞれ出力され、第1ピーク検出用クロックSHAp1に基づくホールド信号SHが取得される。
In this embodiment, the first peak detection
m個のサンプルホールド回路41にて取得されるm個のホールド信号SHは、その増幅信号がAD変換処理されたデジタル信号として、第1ピーク検出部611へ入力される。第1ピーク検出部611は、ホールド信号SHに基づく入力信号を順に比較して、ピーク位置となるピークタイミングが検知されると、対応する時間情報(例えば、遅延量d)を含む検知結果を、図示しないメモリに格納する。第1ピーク検出部611によりピークタイミングが検出された場合には、その時間情報を含む制御信号に基づいて、m個のサンプルホールド回路41のそれぞれに対応する、第2ピーク検出用クロックSHAp2が生成される。
The m hold signals SH acquired by the m sample-and-
第2ピーク検出用クロック生成部532は、第1ピーク検出用クロック生成部531と同様の構成を有し、ここでは、第1ピーク検出用クロック生成部531と共通の遅延回路511及びマルチプレクサMUX1を用いて、第2ピーク検出用クロック生成部532が構成されている。これにより、制御回路5の構成を変更することなく、第1ピーク検出用クロックSHAp1及び第2ピーク検出用クロックSHAp2を生成することができる。
The second peak detection
第2ピーク検出用クロック生成部532は、次の励磁の1周期内において、遅延回路511にて生成された遅延量d<0>~d<n>から、検出されたピークタイミングに対応する遅延量dを選択し、第2ピーク検出用クロックSHAp2を生成する。第2ピーク検出用クロック生成部532は、例えば、m個のサンプルホールド回路41の全てについて、選択した遅延量dを用いて生成される第2ピーク検出用クロックSHAp2を出力することができる。その場合には、m個のサンプルホールド回路41にて、同じタイミングでサンプリングが行われ、第2ピーク検出用クロックSHAp2に基づくホールド信号SHが取得される。第2ピーク検出部612は、取得されるm個のホールド信号SHに基づく入力信号を、例えば、加算平均処理することにより、ピーク値を算出することができる。
The second peak detection
図12には、上記実施の形態4と同様に、サンプリングクロックDLLCKの立ち上がりと電圧信号Viの立ち上がりがほぼ同じタイミングであるときに、第1ピーク検出部611及び第2ピーク検出部612によるピーク検出を行う例を示している。その場合には、電圧変化の検出を行わずに、第1ピーク検出部611によりピークタイミング(電圧信号Viのピーク検知期間;1回目)を検出し、さらに第2ピーク検出部612によりピーク値(電圧信号Viのピーク検知期間;2回目)を検出することを、繰り返し行うことができる。
FIG. 12 shows an example in which peak detection is performed by the first
具体的には、1回目のピーク検知期間において、サンプリングクロックDLLCKの立ち上がりの時点を含む17個の第1ピーク検出用クロックSHAp1<0>~SHAp1<16>が生成され、17個のサンプルホールド回路41へそれぞれ出力されて、17個のホールド信号SHが取得される。ここでは、第1ピーク検出用クロックSHAp1<7>(例えば、図12に示すSHA<7>)に対応するホールド信号SH<7>にて、ピーク値が検出されている。
Specifically, during the first peak detection period, 17 first peak detection clocks SHAp1<0> to SHAp1<16>, including the rising edge of the sampling clock DLLCK, are generated and output to 17 sample-and-
そこで、2回目のピーク検知期間にて、次のサンプリングクロックDLLCKに対して、ピーク位置に対応する遅延量d<7>が選択され、17個のサンプルホールド回路41の全てに、第2ピーク検出用クロックSHAp2<7>が出力される。第2ピーク検出部612には、17個のサンプルホールド回路41にて取得された17個のホールド信号SHに基づく信号が入力され、第2ピーク検出部612において、例えば、加算平均処理による平均値としてピーク値が算出される。
Therefore, during the second peak detection period, a delay amount d<7> corresponding to the peak position is selected for the next sampling clock DLLCK, and a second peak detection clock SHAp2<7> is output to all 17 sample and hold
これにより、例えば、複数のサンプルホールド回路41の個体ばらつき等に起因して、取得されるサンプルホールド信号SHにばらつきが生じる場合においても、複数のサンプルホールド信号SHを平均化することにより、検出ばらつきを低減することが可能になる。ここで、磁気センサ装置1による磁気検出の信頼性を高めるには、SNR(Signal to Noise Ratio)を上げて、磁気分解能を向上させることが求められる。本形態では、そのための手法として同期加算平均処理が用いられ、また、17個のホールド信号SHを一度に取得することができるので、ノイズ低減と時間短縮の両方の効果が得られ、信頼性の向上に寄与する。なお、2回目のピーク検知期間では、複数のサンプルホールド回路41の全てについて、同じ遅延量dが用いられる必要はなく、例えば、選択された遅延量dに対応するタイミング及びその前後のタイミングを含むように、第2ピーク検出用クロックSHAp2が生成されてもよい。
Therefore, even if the acquired sample hold signal SH varies due to individual variations of the multiple sample hold
例えば、本形態の変形例として、図13に示すように、1回目のピーク検知期間におけるピークタイミングから、遅延量d<7>が選択された場合には、2回目のピーク検知期間において、その前後を含む遅延量d<6>~d<8>を用いることができる。具体的には、第1ピーク検出用クロックSHAp1<0>~SHAp1<1>に対応するサンプルホールド回路41を含む複数個に対して、遅延量d<6>を選択し、第1ピーク検出用クロックSHAp1<16>に対応するサンプルホールド回路41を含む複数個に対して、遅延量d<8>を選択し、残りに対して遅延量d<7>を選択して、第2ピーク検出用クロックSHAp2<6>~SHAp2<8>を生成することができる。
For example, as a modified example of this embodiment, as shown in FIG. 13, if a delay amount d<7> is selected from the peak timing in the first peak detection period, delay amounts d<6> to d<8> including those before and after the first peak detection period can be used in the second peak detection period. Specifically, a delay amount d<6> can be selected for multiple circuits including the sample-and-
このように、17個のサンプルホールド回路41を複数のグループに分けて、グループ毎に遅延量dを設定することもできる。これにより、例えば、電圧信号Viの波形やクロック間隔の設定等に起因して、1回目のピーク検出によるピーク位置が定まりにくい場合においても、複数の遅延量dを用いて取得したサンプルホールド信号SHを平均化することによって、ピーク値を精度よく検出することができる。
In this way, the 17 sample-and-
本形態によれば、信号処理回路6が、第1ピーク検出部611及び第2ピーク検出部612を有することにより、第1ピーク検出部611により検出されたピークタイミングを用いて、第2ピーク検出部612によるピーク検出のタイミングを設定することができる。そして、複数の同期したサンプルホールド信号SHを取得して加算平均処理することにより、ノイズ成分を低減してSNRを向上可能であり、短時間で電圧信号Viのピーク値をより精度よく検出することができる。
その他、上記実施の形態4と同様の作用効果が得られる。
According to this embodiment, the
In addition, the same effects as those of the fourth embodiment can be obtained.
(実施の形態6)
図14は、実施の形態6に係る磁気センサ装置1の回路構成例を示す図であり、上記実施の形態5の構成に、上記実施の形態1における電圧変化検出部62が設けられている。
また、図15は、磁気センサ装置1の動作を示すタイミングチャートであり、ピーク検出処理の前に、上記実施の形態1と同様の電圧変化検出処理が行われる。
本形態において、磁気センサ装置1の基本構成及び基本動作は、上記実施の形態5と同様であり、以下、主に相違点について説明する。
(Embodiment 6)
FIG. 14 is a diagram showing an example of a circuit configuration of a
FIG. 15 is a timing chart showing the operation of the
In this embodiment, the basic configuration and basic operation of the
図14において、制御回路5は、上記実施の形態5と同様に、第1ピーク検出用クロックSHAp1を生成する第1ピーク検出用クロック生成部531と、第2ピーク検出用クロックSHAp2を生成する第2ピーク検出用クロック生成部532と、を備えている。さらに、上記実施の形態1と同様に、電圧変化検出用クロックSHAcを生成する電圧変化検出用クロック生成部52を備えている。
In FIG. 14, the
また、信号処理回路6は、上記実施の形態1と同様の電圧変化検出部62を備えており、電圧変化検出用クロックSHAcに基づく電圧変化検出処理を行う。さらに、上記実施の形態5と同様の第1ピーク検出部611及び第2ピーク検出部612を備えており、それぞれに対して、第1ピーク検出用クロックSHAp1及び第2ピーク検出用クロックSHAp2が出力されるのに伴い、ピーク検出処理を行う。
The
図15に示すように、本形態において、電圧変化検出部62による電圧変化検出処理の手順は、上記実施の形態1と同様であり、第1ピーク検出部611及び第2ピーク検出部612によるピーク検出処理の手順は、上記実施の形態5と同様である。すなわち、最初のサンプリングクロックDLLCKに対して、電圧信号Viの立ち上がりのタイミングを検出するために、まず、電圧変化検出用クロック生成部52が、電圧変化検出用クロックSHAcを生成し、複数のサンプルホールド回路41に対して出力する。
As shown in FIG. 15, in this embodiment, the procedure of the voltage change detection process by the voltage
具体的には、17個の電圧変化検出用クロックSHAc<0>~SHAc<16>が生成されて、17個のサンプルホールド回路41にて17個のホールド信号SHが取得される。電圧変化検出部62は、取得された17個のホールド信号SHに基づく信号を順次比較し、電圧変化を検出する。ここでは、電圧変化検出用クロックSHAc<3>(例えば、図15に示すSHA<3>)によるホールド信号SH<3>にて、電圧信号Viの立ち上がりによる電圧変化が検知される。検知結果は、例えば、制御回路5へ出力されて図示しないメモリに記憶され、続くピーク検出処理に用いられる。
Specifically, 17 voltage change detection clocks SHAc<0> to SHAc<16> are generated, and 17 hold signals SH are acquired by 17 sample-and-
その場合には、電圧変化検出用クロックSHAc<3>と同じタイミングでサンプリングが開始されるように、2回のピーク検出処理が行われる。具体的には、まず、第1ピーク検出用クロック生成部531にて、1回目の第1ピーク検出処理のための17個の第1ピーク検出用クロックSHAp1<3>~SHAp1<19>が生成され、対応するサンプルホールド回路41へ出力される。これにより、次のサンプリングクロックDLLCKに対して、17個のサンプリングが行われ、17個のホールド信号SHが取得される。
In this case, the peak detection process is performed twice so that sampling begins at the same timing as the voltage change detection clock SHAc<3>. Specifically, the first peak detection
第1ピーク検出部611は、取得された17個のホールド信号SHに基づく信号を順次比較し、ピーク値となるタイミングを検出する。ここでは、第1ピーク検出用クロックSHAp1<8>(例えば、図15に示すSHA<8>)によるホールド信号SH<8>にて、ピークタイミングが検知される。検知結果は、例えば、制御回路5へ出力されて図示しないメモリに記憶され、2回目の第2ピーク検出処理に用いられる。
The first
具体的には、1回目と同じタイミングで2回目のピーク検出処理が行われるように、第2ピーク検出用クロック生成部532にて、全てのサンプルホールド回路41に対して、第2ピーク検出用クロックSHAp2<8>が出力される。これにより、第2ピーク検出部612に、17個のサンプルホールド回路41にて取得された17個のホールド信号SHに基づく信号が入力され、例えば、加算平均処理による平均値としてピーク値が算出される。
Specifically, the second peak detection
その場合も、電圧変化検出部62による電圧変化(電圧信号Viの電圧変化検知期間)の検出後に、第1ピーク検出部611によりピークタイミング(電圧信号Viのピーク検知期間;1回目)を検出し、さらに第2ピーク検出部612によりピーク値(電圧信号Viのピーク検知期間;2回目)を検出することを、繰り返し行うことができる。なお、第1ピーク検出処理及び第2ピーク検出処理におけるサンプリング間隔は、電圧変化検出処理の場合と同じとなっている(すなわち、ピーク検出用クロック間隔Δt=電圧変化検出用クロック間隔Δt)。
Even in this case, after the voltage
本形態によれば、サンプリングクロックDLLCKと電圧信号Viの立ち上がりのタイミングが異なる場合において、予め電圧変化処理を行うことにより、その結果を用いて、2回のピーク検出処理を行うことができる。そして、1回目のピーク検出結果を用いて、2回目に同期した複数の信号を取得し加算平均処理することにより、SNRの向上が可能であり、より精度よいピーク検出が可能になる。 In this embodiment, when the rising timing of the sampling clock DLLCK and the voltage signal Vi differ, the voltage change process is performed in advance, and the result can be used to perform two peak detection processes. The first peak detection result is then used to obtain multiple synchronized signals for the second time and perform averaging, thereby improving the SNR and enabling more accurate peak detection.
(実施の形態7)
図16は、実施の形態7に係る磁気センサ装置1の動作を示すタイミングチャートであり、上記実施の形態6とは、電圧変化検出処理とピーク検出処理における検出用クロック間隔の設定が異なっている。
本形態において、磁気センサ装置1の基本構成及び基本動作は、上記実施の形態6と同様であり、以下、主に相違点について説明する。
(Seventh embodiment)
FIG. 16 is a timing chart showing the operation of the
In this embodiment, the basic configuration and basic operation of the
図16に示すように、本形態において、信号処理回路6は、電圧変化検出部62における電圧変化検出用クロック間隔Δtcを、第1ピーク検出部611及び第2ピーク検出部612におけるピーク検出用クロック間隔Δtpとは異なる間隔に設定している。具体的には、上記実施の形態3と同様に、第1ピーク検出部611及び第2ピーク検出部612におけるピーク検出用クロック間隔Δtpに対して、電圧変化検出部62における電圧変化検出用クロック間隔Δtcが、より長くなるように設定されている(すなわち、電圧変化検出用クロック間隔Δtc>ピーク検出用クロック間隔Δtp)。
As shown in FIG. 16, in this embodiment, the
一例として、電圧変化検出用クロック生成部52は、サンプリング間隔がピーク検出処理時の1/2程度となるように、電圧変化検出用クロック間隔Δtcを設定し、17個の電圧変化検出用クロックSHAc<0>~SHAc<16>を生成する。ピーク検出用クロック生成部51により生成されるピーク検出用クロック間隔Δtpは、上記実施の形態6と同等ないしそれ以下とすることができる(すなわち、Δt≧Δtp=Δtc/2)。
As an example, the voltage change detection
このとき、サンプリングクロックDLLCKに対して、17個のホールド信号SHが取得され、電圧変化検出部62により、電圧変化検出用クロックSHAc<3>(例えば、図16に示すSHA<3>)によるホールド信号SH<3>にて、電圧変化が検出される。この結果を用いて、第1ピーク検出用クロック生成部531は、次のサンプリングクロックDLLCKに対して、電圧変化が検出されたタイミングでサンプリングが開始されるように、17個の第1ピーク検出用クロックSHAp1<6>~SHAp1<22>を生成する。
At this time, 17 hold signals SH are obtained for the sampling clock DLLCK, and the voltage
第1ピーク検出部611は、17個のサンプルホールド回路41にて取得されたホールド信号SHから、ピークタイミングを検出する。これにより、例えば、第1ピーク検出用クロックSHAp1<12>(例えば、図16に示すSHA<12>)によるホールド信号SH<12>をピーク位置として、次のサンプリングクロックDLLCKに対して、同じタイミングでピーク検出処理が行われる。すなわち、第2ピーク検出用クロック生成部532は、全てのサンプルホールド回路41に対して、第2ピーク検出用クロックSHAp1<12>を生成し、17個のサンプルホールド回路41にて、同じタイミングでサンプリングが行われる。そして、第2ピーク検出部612において、取得された17個のホールド信号SHに基づく信号が、例えば、加算平均処理されてピーク値が算出される。
The first
本形態によれば、サンプリングクロックDLLCKの立ち上がりに対して、電圧信号Viの立ち上がりまでの時間が比較的長い場合においても、電圧変化検出部62による電圧変化(電圧信号Viの電圧変化検知期間)を確実に検出することができる。そして、第1ピーク検出部611によるピークタイミング(電圧信号Viのピーク検知期間;1回目)の検出後に、第2ピーク検出部612によるピーク値(電圧信号Viのピーク検知期間;2回目)の検出を行うことによりSNRの向上を図り、短時間でピーク値をより精度よく検出することができる。
According to this embodiment, even if the time from the rising edge of the sampling clock DLLCK to the rising edge of the voltage signal Vi is relatively long, the voltage
なお、上記実施の形態1~7では、通電回路3によるMI素子2の励磁のタイミングを、パルス状の制御信号MI_SWの立ち上がりに対応させた例として説明しているが、制御信号MI_SWの立ち下がりに対応させることもできる。また、電圧信号Viは、上述したように、マイナス側のピークを有する電圧波形であってもよく、その場合には、電圧変化検出部62にて、電圧信号Viのマイナス側への電圧変化を検出することになる。
In the
本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be applied to various embodiments without departing from the spirit of the present invention.
Claims (16)
前記磁気検出素子に対して周期的に励磁する通電回路と、
前記磁気検出素子に対して、電気的に並列接続された複数のサンプルホールド回路と、
複数の前記サンプルホールド回路のそれぞれに対応するピーク検出用クロックを、前記通電回路による励磁の1周期内において異なるタイミングにて、複数の前記サンプルホールド回路のそれぞれに対して生成するピーク検出用クロック生成部と、
前記ピーク検出用クロックが出力された場合に複数の前記サンプルホールド回路にて取得された複数のホールド信号を比較して、前記磁気検出素子から出力される電圧信号のピーク値又はピークタイミングを検出するピーク検出部と、を備える、磁気センサ装置。 A magnetic detection element;
a current supply circuit that periodically excites the magnetic detection element;
a plurality of sample-and-hold circuits electrically connected in parallel to the magnetic detection element;
a peak detection clock generating unit that generates a peak detection clock corresponding to each of the plurality of sample hold circuits at different timings within one period of excitation by the energizing circuit, for each of the plurality of sample hold circuits;
a peak detection unit that detects a peak value or peak timing of a voltage signal output from the magnetic detection element by comparing multiple hold signals acquired by the multiple sample-and-hold circuits when the peak detection clock is output.
複数の前記サンプルホールド回路のそれぞれに対応する電圧変化検出用クロックを、前記通電回路による励磁の1周期内において異なるタイミングにて、複数の前記サンプルホールド回路のそれぞれに対して生成する電圧変化検出用クロック生成部と、
前記電圧変化検出用クロックが出力された場合に複数の前記サンプルホールド回路にて取得された複数のホールド信号を比較して、前記電圧信号の電圧変化を検出する電圧変化検出部と、を備え、
前記ピーク検出用クロック生成部は、前記電圧信号の電圧変化に基づいて設定されたタイミングにて、前記ピーク検出用クロックを生成する、請求項1に記載の磁気センサ装置。 moreover,
a voltage change detection clock generating unit that generates a voltage change detection clock corresponding to each of the plurality of sample-and-hold circuits at different timings within one period of excitation by the energizing circuit, for each of the plurality of sample-and-hold circuits;
a voltage change detection unit that detects a voltage change in the voltage signal by comparing a plurality of hold signals acquired by the plurality of sample-and-hold circuits when the voltage change detection clock is output,
The magnetic sensor device according to claim 1 , wherein the peak detection clock generating section generates the peak detection clock at a timing that is set based on a voltage change of the voltage signal.
前記ピーク検出用クロック生成部による前記電圧信号のピーク検出処理を繰り返し行う、請求項1~4のいずれか1項に記載の磁気センサ装置。 the peak detection clock generating unit generates the peak detection clock at a timing that is set based on an excitation timing by the energizing circuit;
5. The magnetic sensor device according to claim 1, wherein the peak detection clock generating section repeatedly performs peak detection processing of the voltage signal.
前記通電回路は、前記磁気検出素子に周期的に前記励磁電流を供給する、請求項1~4のいずれか1項に記載の磁気センサ装置。 The magnetic detection element includes a magnetic sensitive body and a detection coil, and an induced voltage generated in the detection coil by supplying an excitation current to the magnetic sensitive body is output as the voltage signal;
5. The magnetic sensor device according to claim 1, wherein the current supply circuit periodically supplies the excitation current to the magnetic detection element.
前記ピーク検出部は、前記ピークタイミングを検出する第1ピーク検出部であり、
さらに、
前記第1ピーク検出部により前記ピークタイミングが検出された場合に、前記通電回路による励磁の次の1周期内において、複数の前記サンプルホールド回路のそれぞれに対応する第2ピーク検出用クロックを生成する第2ピーク検出用クロック生成部と、
前記第2ピーク検出用クロックが出力された場合に、複数の前記サンプルホールド回路にて取得された複数のホールド信号を平均化処理して、前記磁気検出素子から出力される電圧信号のピーク値を検出する第2ピーク検出部と、を備え、
前記第2ピーク検出用クロック生成部は、前記第2ピーク検出用クロックを、前記ピークタイミングに基づいて生成する、請求項1に記載の磁気センサ装置。 the peak detection clock generating unit is a first peak detection clock generating unit that generates a first peak detection clock that is the peak detection clock,
the peak detection unit is a first peak detection unit that detects the peak timing,
moreover,
a second peak detection clock generating unit configured to generate second peak detection clocks corresponding to each of the plurality of sample hold circuits within a next period of excitation by the energizing circuit when the peak timing is detected by the first peak detection unit;
a second peak detection unit that, when the second peak detection clock is output, averages a plurality of hold signals acquired by the plurality of sample-and-hold circuits to detect a peak value of a voltage signal output from the magnetic detection element,
The magnetic sensor device according to claim 1 , wherein the second peak detection clock generating section generates the second peak detection clock based on the peak timing.
複数の前記サンプルホールド回路のそれぞれに対応する電圧変化検出用クロックを、前記通電回路による励磁の1周期内において異なるタイミングにて、複数の前記サンプルホールド回路のそれぞれに対して生成する電圧変化検出用クロック生成部と、
前記電圧変化検出用クロックが出力された場合に複数の前記サンプルホールド回路にて取得された複数のホールド信号を比較して、前記電圧信号の電圧変化を検出する電圧変化検出部と、を備え、
前記ピーク検出用クロック生成部は、前記電圧信号の電圧変化に基づいて設定されたタイミングにて、前記ピーク検出用クロックを生成する、請求項10~12のいずれか1項に記載の磁気センサ装置。 moreover,
a voltage change detection clock generating unit that generates a voltage change detection clock corresponding to each of the plurality of sample-and-hold circuits at different timings within one period of excitation by the energizing circuit, for each of the plurality of sample-and-hold circuits;
a voltage change detection unit that detects a voltage change in the voltage signal by comparing a plurality of hold signals acquired by the plurality of sample-and-hold circuits when the voltage change detection clock is output,
13. The magnetic sensor device according to claim 10, wherein the peak detection clock generating section generates the peak detection clock at a timing set based on a voltage change of the voltage signal.
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