CN116897296A - 传感器输出补偿电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可在全部温度区域中一样地高精度地进行精度高的传感器输出的灵敏度温度补偿并且能够谋求电路的小型化、廉价化的传感器输出补偿电路。传感器输出补偿IC(1)通过作为灵敏度温特补偿电路而具备的灵敏度温特粗调补偿电路(6a)以及灵敏度温特微调补偿电路(6b)对TMR传感器(2)的电源端子(2a、2b)施加将相对于周围温度变化而在灵敏度出现的变动抵消的偏置电压。灵敏度温特粗调补偿电路(6a)从温度传感器电路(11)输入电压变换温度，以相当于灵敏度相对于周围温度的变化率的放大率(R12/R11)对电压变换温度进行反相放大而生成偏置电压(Va)，并提供给一个电源端子(2a)。灵敏度温特微调补偿电路(6b)生成将通过灵敏度温特粗调补偿电路(6a)的作用而被抵消之后残留的灵敏度的微变动进一步抵消的微少补偿偏置电压，并作为偏置电压(Vb)而提供给另一个电源端子(2b)。

Description

传感器输出补偿电路

技术领域

本发明涉及对将传感器元件桥接而成的传感器的输出的灵敏度进行补偿的传感器输出补偿电路。

背景技术

以往，作为这种传感器输出补偿电路，例如有专利文献1公开的磁阻元件用放大电路中的传感器输出补偿电路。

该磁阻元件用放大电路具备将四个强磁性磁阻元件图案桥接而成的磁阻元件，通过在该磁阻元件的一对输出端子连接差动放大电路，从而对磁阻元件的输出电压进行差动放大。在差动放大电路设置有通过可变电阻器使放大后的输出电压的中点电位可变而设定为给定的电位的偏移调整电路，在其后级作为传感器输出补偿电路而设置有对由温度变化造成的输出电压的振幅的变动进行补偿的温度补偿电路。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11-194160号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，在上述以往的专利文献1公开的温度补偿电路中，对温度补偿用电阻使用了热敏电阻元件，因此只可进行依赖于该热敏电阻特性的温度补偿。因此，可进行温度补偿的温度范围有限，不能进行相对于更宽的范围的温度变动的灵敏度补偿，所以在传感器输出的灵敏度温度补偿有限度。此外，热敏电阻元件的特性也存在偏差，因此该偏差会原样地出现在温度补偿特性，温度补偿的高精度化存在问题。此外，因为对温度补偿电路使用了热敏电阻元件，所以难以IC化(高集成化)，难以将温度补偿电路小型化或者廉价化。

用于解决问题的技术方案

本发明是为了解决这样的问题而完成的，具备：

差动放大电路，将在传感器的一对检测信号输出端子出现的各检测电压的差动电压放大而作为传感器输出，其中，该传感器将电阻值根据被检测的物理量而变化的传感器元件桥接而成；

温度传感器电路，对周围温度进行检测；以及

灵敏度温度特性补偿电路，基于由温度传感器电路检测的周围温度，对传感器的一对电源端子施加将相对于周围温度的变化而在传感器输出的灵敏度出现的变动抵消的偏置电压，

从而构成了传感器输出补偿电路。

根据本结构，相对于周围温度的变化而在传感器输出的灵敏度出现的变动通过如下方式被抵消并被补偿，即，通过灵敏度温度特性补偿电路对传感器的一对电源端子施加将该变动抵消的偏置电压。因此，与专利文献1公开的以往的只可进行依赖于热敏电阻特性的温度补偿的温度补偿电路不同，可进行温度补偿的温度范围变得不受限。此外，也不会像以往那样在温度补偿特性出现热敏电阻元件的偏差。因此，变得可在全部温度区域一样地进行精度高的灵敏度温度补偿。此外，即使不对温度补偿电路使用热敏电阻元件也能够构成传感器输出补偿电路，因此变得能够进行传感器输出补偿电路的IC化，变得能够进行传感器输出补偿电路的小型化、廉价化。

发明效果

因而，根据本发明，能够提供一种可在全部温度区域一样地高精度地进行精度高的传感器输出的灵敏度温度补偿并且能够谋求电路的小型化、廉价化的传感器输出补偿电路。

附图说明

图1是示出根据本发明的一个实施方式的传感器输出补偿电路的整体的概略结构的电路图。

图2是用于说明图1所示的传感器输出补偿电路中的线性补偿电路的功能的电路图。

在图3中，(a)是表示传感器输出相对于磁场的变化的曲线图，(b)是表示具有非线性地出现的传感器输出的失真的曲线图。

在图4中，(a)是示出为了改变可变电阻R4的电阻值而从线性补偿电路输出的控制信号的曲线图，(b)是示出通过线性补偿电路进行了补偿之后的传感器输出的失真的曲线图。

图5是用于说明图1所示的传感器输出补偿电路中的灵敏度温特补偿电路的功能的电路图。

在图6中，(a)是示出关于传感器输出的灵敏度的温度特性的曲线图，(b)是示出通过灵敏度温特补偿电路进行了灵敏度温度补偿之后的关于传感器输出的灵敏度的温度特性的曲线图。

图7是示出从温度传感器电路输出的电压变换温度相对于周围温度的变化的曲线图。

图8是用于说明图1所示的传感器输出补偿电路中的偏移温特补偿电路的功能的电路图。

在图9中，(a)是示出偏移电压的变动率的温度特性的曲线图，(b)是示出通过偏移温特补偿电路进行了补偿之后的偏移电压的变动率的温度特性的曲线图。

具体实施方式

接着，对用于实施本发明的传感器输出补偿电路的方式进行说明。

图1是示出根据本发明的一个实施方式的传感器输出补偿电路的整体的概略结构的电路图。

传感器输出补偿电路是输入TMR(Tunnelinng Magneto-Resistive：隧道型磁阻)传感器2的输出并进行传感器输出的各种补偿的电路，被IC化而成为传感器输出补偿IC1。TMR传感器2将电阻值根据作为被检测的物理量的磁场而变化的TMR元件桥接而构成，通过在一对电源端子2a、2b施加给定的电压，从而进行动作。由TMR传感器2检测的磁场作为电压差而出现在这一对检测信号输出端子2c、2d之间，并作为传感器输出而提供给传感器输出补偿IC1的信号输入端子1a、1b。这样的TMR传感器2例如为了对供给到混合动力汽车的电机的电流进行监控等而使用。

在传感器输出补偿IC1所进行的各种补偿中，包含传感器输出的线性补偿、灵敏度补偿、灵敏度温度特性补偿(TCS(Temperature Coefficient Sensitivity)：以下，记为“灵敏度温特补偿”)、偏移补偿、以及偏移温度特性补偿(TCO(Temperature Characteristicof Offset)：以下，记为“偏移温特补偿”)。进而，还包含关于TMR传感器2的各个体对这些各补偿造成的偏差的补偿。

线性补偿是除去传感器输出中的非线性成分而保证传感器输出的线性的补偿。偏移补偿是在TMR传感器2未检测到磁场时将出现在一对检测信号输出端子2c、2d的偏移电压消除的补偿。偏移温特补偿是将偏移电压的温度变动消除的补偿。此外，灵敏度补偿是关于TMR传感器2的灵敏度而将由TMR传感器2的各个体造成的偏差消除的补偿。TMR传感器2的灵敏度是从传感器输出补偿IC1的额定输出电压减去了偏移电压的输出跨度电压除以额定磁场而得到的值，意味着每单位磁场的输出电压的变化。灵敏度温特补偿是将表示在补偿温度下输出跨度电压最大变化何种程度的灵敏度温度特性的温度变动消除的补偿。

传感器输出补偿IC1具备包含仪表放大器的差动放大电路3和对差动放大电路3的输出进行补偿的补偿用放大电路4。差动放大电路3具备将在TMR传感器2的一对检测信号输出端子2c、2d出现的各检测电压分别放大的运算放大器31、32和对被放大后的各检测电压进行差动放大的运算放大器33。在一对检测信号输出端子2c、2d出现的各检测电压的差动电压作为实质性的传感器输出来处理。若将与各运算放大器31～33连接的电阻及其电阻值如图所示那样设为R0、R1、R2、R3、R1’、R2’以及R3’，则差动放大电路3输出以下面的(1)式所表示的放大率α对传感器输出进行了放大的输出A。

α＝(R3/R2)×{1+(2×R1)/R0}…(1)

其中，R1＝R1’，R2＝R2’，R3＝R3’，R0为可变电阻。

传感器输出的灵敏度通过使可变电阻R0可变而被调整，从而可补偿由TMR传感器2的个体造成的偏差。此外，在运算放大器33的同相输入端子，经由电阻R3’连接有可变电压源VREF1。传感器输出的偏移电压通过使该可变电压源VREF1的输出电压可变而被调整，并且被调整为在由TMR传感器2未检测到磁场时在传感器输出补偿IC1的输出端子OUT出现的输出电压VOUT成为零。

补偿用放大电路4包含连接了可变电阻R4以及可变电阻R5的运算放大器41，将对差动放大电路3的输出A进行反相放大而得到的输出B作为输出电压VOUT而输出到传感器输出补偿IC1的输出端子OUT。其结果是，传感器输出以下面的(2)式所示的放大率β被放大。

β＝α×(R5/R4)

＝(R3/R2)×{1+(2×R1)/R0}×(R5/R4)…(2)

补偿用放大电路4的放大率(R5/R4)通过改变所连接的可变电阻R4或R5的电阻值而变化。在本实施方式中，通过未图示的多个开关对未图示的多个电阻间的连接进行切换，从而改变多个电阻的合成电阻值，由此可变电阻R4以及R5的各电阻值分别可变。

本实施方式的传感器输出补偿IC1具备对传感器输出的线性进行补偿的线性补偿电路5、对传感器输出的灵敏度温度特性进行补偿的灵敏度温特补偿电路、以及对传感器输出的偏移电压的温度特性进行补偿的偏移温特补偿电路7。在本实施方式中，灵敏度温特补偿电路包含灵敏度温特粗调补偿电路6a和灵敏度温特微调补偿电路6b。这些差动放大电路3、补偿用放大电路4、线性补偿电路5、灵敏度温特粗调补偿电路6a、灵敏度温特微调补偿电路6b以及偏移温特补偿电路7构成传感器输出补偿IC1的补偿模块8。

此外，传感器输出补偿IC1具备调节器电路(VREG)9、参考电压电路(VREF)10、以及温度传感器电路11。调节器电路9根据输入到电源端子VDD的电压来生成基准电压。参考电压电路10根据由调节器电路9生成的基准电压来生成在灵敏度温特粗调补偿电路6a、灵敏度温特微调补偿电路6b、偏移温特补偿电路7等中使用的各值的参照电压。温度传感器电路11通过二极管检测周围温度而作为电压，并将检测到的电压变换温度输出到灵敏度温特粗调补偿电路6a以及偏移温特补偿电路7。另外，TMR传感器2和传感器输出补偿IC1靠近配置，因此由温度传感器电路11检测的周围温度作为TMR传感器2的周围温度而被检测。

此外，传感器输出补偿IC1具备由用户能够进行存储内容的改写的EEPROM12。对于该EEPROM12，由用户从数据端子DATA写入设定数据。根据该设定数据，进行补偿模块8中的各种补偿电路所执行的补偿动作的设定调整，此外，进行温度传感器电路11中的温度检测的设定调整。

在本实施方式中，由线性补偿电路5进行的线性补偿通过补偿用放大电路4的放大率(R5/R4)像后述那样可变而进行，该放大率(R5/R4)通过如下方式可变，即，根据写入到EEPROM12的设定数据，通过多个开关对构成可变电阻R4的多个电阻间的连接状态进行切换。此外，由灵敏度温特粗调补偿电路6a和灵敏度温特微调补偿电路6b分别进行的灵敏度温特补偿通过根据写入到EEPROM12的设定数据对后述的可变电阻R11～R14的电阻值、参照电压VREF3、VREF4(参照图5)进行切换而进行。此外，由偏移温特补偿电路7进行的偏移温特补偿也通过根据写入到EEPROM12的设定数据对后述的各开关75、76(参照图8)的连接状态进行切换而进行。此外，温度传感器电路11根据写入到EEPROM12的设定数据而被调整为在周围温度为25℃时作为电压变换温度而输出1[V]的电压。

图2是用于说明图1所示的传感器输出补偿IC1中的线性补偿电路5的功能的电路图。在同图中，对于与图1相同或相当的部分标注相同的附图标记，并省略其说明。

线性补偿电路5包含多个比较器51、52、53、…、5n。在各比较器51、52、53、…、5n的一个输入端子共同地被输入差动放大电路3的输出电压，在另一个输入端子被输入从参考电压电路10输出的给定的参照电压VREF_L1、VREF_L2、VREF_L3、…、VREF_Ln。这些各参照电压VREF_L1、VREF_L2、VREF_L3、…、VREF_Ln相当于与引起具有非线性地出现在传感器输出的给定的各失真的磁场相应的各传感器输出，是根据写入到EEPROM12的设定数据而预先设定的。

线性补偿电路5根据这些多个参照电压和差动放大电路3的输出电压的比较结果，对构成可变电阻R4的多个开关进行切换而使可变电阻R4的电阻值可变，由此使补偿用放大电路4的放大率(R5/R4)可变为将失真抵消的放大率。

另外，在此，对如下的情况进行说明，即，通过对构成可变电阻R4的多个开关进行切换而使可变电阻R4的电阻值可变，由此使补偿用放大电路4的放大率(R5/R4)可变，但是也可以设为如下的结构，即，通过对构成可变电阻R5的多个开关进行切换而使可变电阻R5的电阻值可变，由此使补偿用放大电路4的放大率(R5/R4)可变。

图3的(a)是示出对TMR传感器2提供的磁场和在对TMR传感器2提供各磁场时作为差动电压而出现在检测信号输出端子2c、2d之间的传感器输出的关系的一个例子的曲线图。同曲线图的横轴是对TMR传感器2提供的磁场[mT]，纵轴是传感器输出[mV]。此外，特性线y表示传感器输出补偿IC1的周围温度为25℃时的传感器输出相对于各磁场的变化，示出传感器输出的线性特性。该特性线y可将磁场x作为变量而表示为下面的(3)式的多项式。

y＝-6.469e^-0.7x³-1.512e^-0.6x²+2.175e^-0.2x+4.306e^-0.3…(3)

在同曲线图的图示中，乍一看，特性线y看上去是直线，但却包含(3)式的右边第1项以及第2项所示的非直线成分，若除去右边第3项的直线成分而表示磁场和传感器输出的关系，则成为图3的(b)所示的曲线图。同曲线图的横轴表示对TMR传感器2提供的磁场[mT]，但纵轴表示除去了直线成分的传感器输出[mV]。此外，特性线y’表示具有非线性地出现的传感器输出的失真。该失真会对TMR传感器2的磁场检测精度造成影响，因此通过线性补偿电路5对该失真进行补偿。

根据同曲线图，失真存在于大约+8[mT]以上以及大约-8[mT]以下的磁场区域，因此在这些磁场区域中得到相对于预先确定的磁场的传感器输出时，通过线性补偿电路5使补偿用放大电路4的放大率可变，从而将失真抵消。

图4的(a)是示出从线性补偿电路5对可变电阻R4的各开关提供的控制信号v的一个例子的曲线图。同曲线图的横轴表示对TMR传感器2提供的磁场[mT]，纵轴表示控制信号v的电压[V]。此外，特性线a表示向传感器输出补偿IC1的输入端子1a、1b输入的输入电压的磁场变化，特性线b表示向传感器输出补偿IC1的输出端子OUT输出的输出电压VOUT的磁场变化。此外，特性线c、d、e、f表示对图3的(b)所示的正侧磁场中的大约+8[mT]以上的传感器输出的失真进行修正的控制信号v1、v2、v3、v4，特性线g、h、i、j表示对负侧磁场中的大约-8[mT]以下的传感器输出的失真进行修正的控制信号v5、v6、v7、v8。各控制信号v1～v8在+5[V]的高电平与0[V]的低电平之间变化，例如，若变化为低电平，则各开关sw1～sw8被闭合控制。

在同曲线图中，关于大约+8[mT]以上的磁场区域中的传感器输出的失真，在磁场为大约+7[mT]的磁场下，通过表示为特性线c的控制信号v1的低电平化而对开关sw1进行闭合控制，由此可变电阻R4的电阻值可变，从而补偿用放大电路4的放大率改变为将此时的磁场下的失真抵消的放大率。此外，在磁场为大约+10[mT]的磁场下，通过表示为特性线d的控制信号v2的低电平化而对开关sw2进行闭合控制，此外，在磁场为大约+13[mT]的磁场下，通过表示为特性线e的控制信号v3的低电平化而对开关sw3进行闭合控制，此外，在磁场为大约+15[mT]的磁场下，通过表示为特性线f的控制信号v4的低电平化而对开关sw4进行闭合控制，由此可变电阻R4的电阻值分别可变，从而补偿用放大电路4的放大率改变为将各磁场下的失真抵消的放大率。

关于大约-8[mT]以下的磁场区域中的传感器输出的失真，也同样地，通过表示为特性线g～j的各控制信号v5～v8而对各开关sw5～sw8进行闭合控制，由此可变电阻R4的电阻值分别可变，从而补偿用放大电路4的放大率改变为将各磁场下的失真抵消的放大率。

图4的(b)是示出通过由线性补偿电路5所执行的可变电阻R4的这种电阻值控制对传感器输出的非线性进行了补偿之后的、传感器输出的失真的曲线图。同曲线图的横轴表示对TMR传感器2提供的磁场[mT]，纵轴表示向传感器输出补偿IC1的输出端子OUT输出的输出电压VOUT中包含的失真成分的比例[％]。此外，特性线k表示输出电压VOUT中包含的失真成分相对于磁场变化的变动特性。

大约+8[mT]以上的磁场区域中的传感器输出的失真如图3的(b)所示那样相对于磁场的增加而向右下降地减少，但是根据特性线k，可理解的是，在大约+7[mT]、大约+10[mT]、大约+13[mT]、大约+15[mT]的各磁场下，在各控制信号v1、v2、v3、v4依次低电平化的各定时，补偿用放大电路4的放大率提高，由此失真成分的比例向右上升地增加，从而发挥将图3的(b)所示的失真的减少抵消的作用。

大约-8[mT]以下的磁场区域中的传感器输出的失真如图3的(b)所示那样相对于磁场的减少而向左上升地增加，但是根据特性线k，同样地，可理解的是，根据磁场的减少而在各控制信号v5～v8依次低电平化的各定时，补偿用放大电路4的放大率降低，由此失真成分的比例向左下降地减少，从而发挥将图3的(b)所示的失真的增加抵消的作用。

另外，失真成分的比例在正侧的磁场区域中向右上升地增加之后，由于图3的(b)所示的原来的失真的减少而暂时性地向右下降地减少。此外，在负侧的磁场区域中，在向左下降地减少之后，由于图3的(b)所示的原来的失真的增加而暂时性地向左上升地增加。因此，特性线k如图4的(b)所示那样呈锯齿形地上下变动，但是失真成分的变动幅度被抑制在±0.1[％]以下，可保证传感器输出的线性。

像这样，根据基于本实施方式的传感器输出补偿IC1，通过线性补偿电路5对多个开关的控制，对作为可变电阻R4而连接于补偿用放大电路4的多个电阻间的连接进行切换，改变多个电阻的合成电阻值，由此补偿用放大电路4的放大率可变。此外，若差动放大电路3的输出电压与预先设定的多个参照电压VREF_L1、VREF_L2、VREF_L3、…、VREF_Ln比较而成为相当于与引起给定的各失真的磁场相应的各传感器输出的电压，则进行该开关的切换。通过该开关的切换，补偿用放大电路4的放大率根据差动放大电路3的输出电压而成为从差动放大电路3的输出将给定的各失真抵消的放大率，变得可保证传感器输出的线性。

即，根据基于本实施方式的传感器输出补偿IC1，对差动放大电路3的输出进行补偿的补偿用放大电路4的放大率通过线性补偿电路5可变为将该失真抵消的放大率，由此可补偿相对于磁场的变化而具有非线性地出现在传感器输出的失真。因此，与对传感器输出进行反馈而进行线性补偿的以往的非线性补偿电路(参照日本特开2003-248017号公报)相比，电路的响应速度变快，变得可高速地进行传感器输出的非线性补偿。此外，不像以往那样在传感器输出补偿电路需要加法电路，因此能够抑制传感器输出补偿补偿IC1的电路规模。

图5是用于说明图1所示的传感器输出补偿IC1中的灵敏度温特粗调补偿电路6a以及灵敏度温特微调补偿电路6b的各功能的电路图。在同图中，对于与图1相同或相当的部分标注相同的附图标记，并省略其说明。灵敏度温特粗调补偿电路6a以及灵敏度温特微调补偿电路6b构成如下的灵敏度温特补偿电路，即，基于由温度传感器电路11检测的周围温度，对TMR传感器2的一对电源端子2a、2b施加将相对于周围温度的变化而在传感器输出的灵敏度出现的变动抵消的偏置电压。关于TMR传感器2，若调整偏置电压，则能够使传感器灵敏度可变，因此通过使偏置电压相对于该周围温度可变，从而能够对灵敏度的温度特性进行补偿。

灵敏度温特粗调补偿电路6a具备反相放大电路，该反相放大电路包含运算放大器61、粗调用可变电阻R11以及粗调用可变电阻R12。在运算放大器61的同相输入端子，被输入由参考电压电路10生成的参照电压VREF3。灵敏度温特粗调补偿电路6a输入从温度传感器电路11根据周围温度而输出的电压变换温度。而且，以相当于传感器输出的灵敏度相对于周围温度的变化率的放大率(R12/R11)对电压变换温度进行反相放大而生成偏置电压Va，并提供给一对电源端子2a、2b中的一个电源端子2a。

图6的(a)是示出关于传感器输出的灵敏度的温度特性的一个例子的曲线图。同曲线图的横轴表示TMR传感器2的周围温度[℃]，纵轴表示对TMR传感器2提供了20[mT]的磁场时的、各周围温度下的灵敏度的变动率[％]。此外，特性线m表示灵敏度的变动率相对于周围温度变化的特性，可将周围温度作为变量x而表示为下面的(4)式。

m＝-0.0952x+2.4[％]…(4)

如同曲线图的特性线m所示，灵敏度的变动率呈现出伴随着温度的增加而呈直线减少的、具有1次的斜率(-0.0952x)的温度特性。因此，为了使灵敏度不受周围温度的变化的影响，在本实施方式中，将具有与特性线m相反的1次的斜率(+0.0952x)的偏置电压Va作为温度补偿电压而提供给TMR传感器2的一对电源端子2a、2b，对灵敏度进行补偿，使得特性线m相对于周围温度变化具有平坦的特性。

为此，在本实施方式中，将从温度传感器电路11输出的、呈现出与特性线m相同的极性的斜率的电压变换温度输入到灵敏度温特粗调补偿电路6a，并在灵敏度温特粗调补偿电路6a的反相放大电路中将电压变换温度的斜率的极性反转。而且，以电压变换温度的斜率的大小成为与特性线m的斜率的大小相同的斜率的反相放大电路的放大率(R12/R11)，也就是说，以相当于传感器输出的灵敏度相对于周围温度的变化率的放大率，将电压变换温度放大，从而生成成为偏置电压Va的温度补偿电压。

图7是示出从温度传感器电路11输出的电压变换温度相对于周围温度的变化的曲线图。同曲线图的横轴表示传感器输出补偿IC1的周围温度[℃]，纵轴表示各周围温度下的温度传感器电路11的输出电压[V]。特性线o示出作为温度传感器电路11的输出电压的电压变换温度的温度特性。如同曲线图所示，电压变换温度的特性线o和灵敏度的变动率的特性线m均具有伴随着温度的增加而呈直线减少的负的极性的斜率。

灵敏度温特粗调补偿电路6a的反相放大电路通过改变所连接的粗调用可变电阻R11或粗调用可变电阻R12的电阻值从而使放大率(R12/R11)变化。粗调用可变电阻R11以及粗调用可变电阻R12的各电阻值分别通过如下方式可变，即，通过多个开关对多个粗调用电阻间的连接进行切换而改变多个粗调用电阻的合成电阻值。通过该开关的切换，反相放大电路的放大率(R12/R11)成为将起因于周围温度的灵敏度的变动抵消的放大率，使得电压变换温度的特性线o的斜率的大小与灵敏度的变动率的特性线m的斜率的大小一致。此外，通过由反相放大电路对电压变换温度进行反相放大，从而使电压变换温度的特性线o的斜率的极性与灵敏度的变动率的特性线m的斜率的极性相反。

因此，在TMR传感器2的一对电源端子2a、2b中的一个电源端子2a，作为灵敏度温度补偿电压而被提供以相当于灵敏度相对于周围温度的变化率的放大率(R12/R11)对从温度传感器电路11输出的电压变换温度进行了反相放大的偏置电压Va。因此，通过对传感器的一个电源端子2a提供与灵敏度相对于周围温度的变化率相同且以相反的极性变化的偏置电压Va，从而可抵消在TMR传感器2的一对检测信号输出端子2c、2d出现的传感器输出所包含的灵敏度的变动成分。并且，在不设置用于对灵敏度温度特性进行补偿的专用的电路的情况下，使用温度传感器电路11即可抵消灵敏度的变动成分。

图6的(b)是示出像这样进行了温度补偿的灵敏度的变动率的周围温度特性的曲线图。与图6的(a)的曲线图同样地，图6的(b)所示的曲线图的横轴表示周围温度[℃]，纵轴表示对TMR传感器2提供了20[mT]的磁场时的、各周围温度下的灵敏度的变动率[％]。特性线n表示灵敏度的变动率相对于周围温度的变化。如同曲线图所示，补偿后的传感器输出补偿IC1的灵敏度的变动率收敛为±0.03[％]以下的小的变动幅度。

但是，在本实施方式中，为了以更高的精度进行灵敏度的温度补偿，构成灵敏度温特补偿电路的灵敏度温特微调补偿电路6b生成将通过灵敏度温特粗调补偿电路6a的作用而被抵消之后如图6的(b)所示那样残留的传感器输出的灵敏度的微变动进一步抵消的微少补偿偏置电压。而且，将所生成的微少补偿偏置电压作为偏置电压Vb而提供给一对电源端子2a中的另一个电源端子2b。

灵敏度温特微调补偿电路6b具备：反相放大电路，包含运算放大器62、微调用可变电阻R13以及微调用可变电阻R14；和灵敏度补偿电压电路63。在运算放大器62的同相输入端子，被输入由参考电压电路10生成的参照电压VREF4。灵敏度补偿电压电路63生成成为将残留于传感器输出的灵敏度的微变动抵消的微少补偿偏置电压的基础的灵敏度补偿电压。包含运算放大器62的反相放大电路以放大率(R14/R13)对由灵敏度补偿电压电路63生成的灵敏度补偿电压进行反相放大而生成微少补偿偏置电压，并输出到另一个电源端子2b。

放大率(R14/R13)通过改变与运算放大器62连接的微调用可变电阻R13或微调用可变电阻R14的电阻值而变化。微调用可变电阻R13以及微调用可变电阻R14的电阻值分别通过如下方式可变，即，通过多个开关对多个微调用电阻间的连接进行切换而改变多个微调用电阻的合成电阻值。通过该开关的切换，可调整由灵敏度温特微调补偿电路6b生成的微少补偿偏置电压的大小，变得可适当地抵消通过灵敏度温特粗调补偿电路6a的作用而被抵消之后残留的传感器输出的灵敏度的微变动。

像这样，根据基于本实施方式的传感器输出补偿IC1，如上所述，相对于周围温度的变化而在传感器输出的灵敏度出现的变动通过如下方式被抵消并被补偿，即，通过灵敏度温特补偿电路对传感器的一对电源端子2a、2b施加将该变动抵消的偏置电压Va。因此，与专利文献1公开的以往的只可进行依赖于热敏电阻特性的温度补偿的温度补偿电路不同，可进行温度补偿的温度范围变得不受限。此外，也不会像以往那样在温度补偿特性出现热敏电阻元件的偏差。因此，变得可在全部温度区域一样地进行精度高的灵敏度温度补偿。此外，即使不对温度补偿电路使用热敏电阻元件也能够构成传感器输出补偿电路，因此变得能够进行传感器输出补偿电路的IC化，变得能够进行传感器输出补偿电路的小型化、廉价化。

此外，根据基于本实施方式的传感器输出补偿IC1，通过灵敏度温特粗调补偿电路6a的作用而被抵消之后残留的传感器输出的灵敏度的微变动通过如下方式被抵消，即，由灵敏度温特微调补偿电路6b作为微少补偿偏置电压而生成将该微变动进一步抵消的偏置电压Vb，并提供给一对电源端子2a、2b中的另一个电源端子2b。因此，变得可在全部温度区域一样地进行精度更高的灵敏度温度补偿。

此外，通过在各电源端子2a、2b这两处对TMR传感器2的偏置电压进行补偿，从而能够使灵敏度温特补偿电路具有粗调功能和微调功能，由此灵敏度温特粗调补偿电路6a以及灵敏度温特微调补偿电路6b分别能够最佳地设计。因而，变得能够进行构成这些各电路的元件的电路常数的最佳化，能够提高各电路的调整分辨率，此外，能够抑制电路的面积的增大。此外，根据基于本实施方式的传感器输出补偿IC1，因为直接控制TMR传感器2的偏置电压，所以能够在不损害检测精度的情况下进行传感器灵敏度的补偿。

图8是用于说明图1所示的传感器输出补偿IC1中的偏移温特补偿电路7的功能的电路图。在同图中，对于与图1相同或相当的部分标注相同的附图标记，并省略其说明。

偏移温特补偿电路7参照由温度传感器电路11检测的周围温度，使将相对于周围温度的变化而出现的传感器输出的偏移电压的变动抵消的参照电压VREF2输入到补偿用放大电路4的参照电压端子。

传感器输出的偏移电压的温度变动示于图9的(a)所示的曲线图。同曲线图的横轴表示传感器输出补偿IC1的周围温度[℃]，纵轴表示以25℃的周围温度下的偏移电压为基准的、各周围温度下的偏移电压的变动率[％]。此外，各特性线示出关于多个TMR传感器2的各偏移电压的温度特性。如同曲线图所示，各偏移电压的温度特性成为具有1次的斜率而呈直线变动的特性。偏移温特补偿电路7使将该变动抵消的参照电压VREF2输入到补偿用放大电路4中的运算放大器41的同相输入端子即参照电压端子。

在本实施方式中，偏移温特补偿电路7具备包含运算放大器71的第1反相放大电路72、包含运算放大器73的第2反相放大电路74、第1开关75以及第2开关76。

第1反相放大电路72在运算放大器71连接电阻R7和可变电阻R8而构成，在运算放大器71的同相输入端子被提供参照电压VREF21。该第1反相放大电路72以与偏移电压的变动率对应的放大率(R8/R7)对由温度传感器电路11作为电压而检测的周围温度进行反相放大。偏移电压的变动率相当于图9的(a)所示的曲线图中的各特性线的斜率，通过可变电阻R8的电阻值的调整而使放大率(R8/R7)与偏移电压的变动率匹配。

此外，第2反相放大电路74在运算放大器73连接电阻R9和可变电阻R10而构成，在运算放大器73的同相输入端子被提供参照电压VREF22。该第2反相放大电路74以放大率(R10/R9)对第1反相放大电路72的输出进行反相放大，从而使其极性反转。该放大率(R10/R9)通过可变电阻R10的电阻值的调整而基本上被设为1。此外，第2开关76在偏移电压相对于周围温度的变动为伴随着周围温度的增加而增加的变动时被闭合控制，使第2反相放大电路74的输出作为参照电压VREF2而输入到运算放大器41的参照电压端子。

因此，在传感器输出补偿IC1的偏移电压的温度特性例如由图9的(a)所示的曲线图中相对于周围温度的变动伴随着周围温度的增加而增加的向右上升的直线的特性线p表示的情况下，伴随着周围温度的增加而减少地从温度传感器电路11输出的、由向右下降的直线的特性线表示的电压在偏移温特补偿电路7中最开始被第1反相放大电路72变换为斜率的大小与特性线p的偏移电压的变动率的大小相同且斜率的极性反转了的具有向右上升的特性的电压。然后，第2开关76被闭合控制，因此该电压被第2反相放大电路74变换为斜率的极性反转了的具有向右下降的特性的参照电压VREF2。因此，补偿用放大电路4以该参照电压VREF2为基准，对从差动放大电路3输出的、包含由向右上升的直线的特性线p表示的偏移电压的输出电压进行放大，从而由偏移电压的温度特性造成的变动被抵消。

图9的(b)是示出通过偏移温特补偿电路7进行了补偿之后的、关于四个TMR传感器2的各偏移电压的温度特性的曲线图。同曲线图的横轴以及纵轴与图9的(a)中的横轴以及纵轴相同。在图9的(b)所示的曲线图中示出了补偿前的特性线p，关于具有该特性线p的TMR传感器2的偏移电压的温度特性通过上述的偏移补偿而像点线所示的箭头那样斜率倾倒，从而被补偿为具有大致平坦的斜率的温度特性。

此外，第1开关75在偏移电压相对于周围温度的变动为伴随着周围温度的增加而减少的变动时被闭合控制，使第1反相放大电路72的输出作为参照电压VREF2而输入到运算放大器41的参照电压端子。因此，在TMR传感器2的偏移电压的温度特性例如由图9的(a)所示的曲线图中相对于周围温度的变动伴随着周围温度的增加而减少的向右下降的直线的特性线q表示的情况下，因为第1开关75被闭合控制，所以伴随着周围温度的增加而减少地从温度传感器电路11输出的、由向右下降的直线的特性线表示的电压在偏移温特补偿电路7中被第1反相放大电路72变换为斜率的大小与特性线q的偏移电压的变动率的大小相同且斜率的极性反转了的具有向右上升的特性的参照电压VREF2。因此，补偿用放大电路4以该参照电压VREF2为基准，对从差动放大电路3输出的、包含由向右下降的直线的特性线q表示的偏移电压的输出电压进行放大，由此像图9的(b)所示的曲线图那样，由偏移电压的温度特性造成的变动被抵消。

像这样，根据基于本实施方式的传感器输出补偿IC1，在偏移电压相对于周围温度的变动为伴随着周围温度的增加而增加的变动时，通过第2开关76而第2反相放大电路74的输出被输入到补偿用放大电路4的参照电压端子。因此，由温度传感器电路11作为电压而检测的周围温度被第1反相放大电路72以与偏移电压的变动率对应的放大率(R8/R7)进行反相放大，并且被第2反相放大电路74反转极性，从而伴随着周围温度的增加而偏移电压的变动率减少的周围温度反相信号作为参照电压VREF2而从第2反相放大电路74输入到运算放大器41的参照电压端子。因此，补偿用放大电路4以该周围温度反相信号为基准而将差动放大电路3的输出放大，由此变得从补偿用放大电路4可得到偏移电压的温度变动被抵消了的传感器输出。

此外，在偏移电压相对于周围温度的变动为伴随着周围温度的增加而减少的变动时，通过第1开关75而第1反相放大电路72的输出被输入到运算放大器41的参照电压端子。因此，被第1反相放大电路72以与偏移电压的变动率对应的放大率(R8/R7)进行反相放大，伴随着周围温度的增加而偏移电压的变动率增加的周围温度反相信号作为参照电压VREF2而从第1反相放大电路72输入到运算放大器41的参照电压端子。因此，补偿用放大电路4以该周围温度反相信号为基准而将差动放大电路3的输出放大，由此变得从补偿用放大电路4可得到相对于周围温度的变化而出现的偏移电压的变动被抵消了的传感器输出。

即，根据基于本实施方式的传感器输出补偿IC1，对差动放大电路3的输出进行补偿的补偿用放大电路4以从偏移温特补偿电路7输入到运算放大器41的参照电压端子的参照电压VREF2为基准而对差动放大电路3的输出进行放大，由此可抵消相对于周围温度的变化而出现的传感器输出的偏移电压的变动。因此，偏移电压可通过一次的补偿动作而高精度且简单地补偿。因而，与专利文献1公开的以往的仅通过由可变电阻器对差动放大电路输出的中点电位进行调整而进行传感器输出的偏移调整的偏移调整电路不同，变得可简单地且准确地进行传感器输出的偏移电压的温度补偿。

此外，在基于本实施方式的传感器输出补偿IC1中，构成传感器输出补偿电路的各电路安装在相同的IC。因此，起因于构成传感器输出补偿电路的各电路间的布线、构成各电路的部件安装的差异而产生的偏差减少。因此，传感器输出补偿IC1对传感器输出的各补偿变得可高精度地进行。此外，变得能够将补偿功能全部安装在IC上。此外，通过对所补偿的TMR传感器2的传感器输出进行监控，从而变得能够以比较简单的电路结构按每个TMR传感器2进行精度高的各补偿。此外，在各补偿电路的补偿调整中，通过选择写入到EEPROM12的设定数据，从而变得可简单地且选择性地选择补偿值。

此外，通过将温度传感器电路11安装在与构成传感器输出补偿电路的其它各电路相同的IC，从而温度传感器电路11与其它各电路的相对位置变得始终固定。因此，温度传感器电路11所检测的周围温度与其它各电路的周围温度的误差变少。此外，在将温度传感器电路11独立于其它各电路的IC而进行设置的情况下，也不会由于通过引线接合将温度传感器电路11和该IC连接的布线连接部的寄生电阻成分等而在由温度传感器电路11检测的周围温度和该IC中使用的周围温度产生误差。其结果是，根据基于本实施方式的传感器输出补偿IC1，能够高精度地进行传感器灵敏度、偏移电压的温度补偿。

附图标记说明

1：传感器输出补偿IC；

2：TMR传感器；

2a、2b：TMR传感器2的一对电源端子；

2c、2d：TMR传感器2的一对检测信号输出端子；

3：差动放大电路；

4：补偿用放大电路；

5：线性补偿电路；

51、52、53、…、5n：比较器；

6a：灵敏度温特粗调补偿电路；

6b：灵敏度温特微调补偿电路；

7：偏移温特补偿电路；

72：第1反相放大电路；

74：第2反相放大电路；

75：第1开关；

76：第2开关。

Claims (6)

1.一种传感器输出补偿电路，其特征在于，具备：

差动放大电路，将在传感器的一对检测信号输出端子出现的各检测电压的差动电压放大而作为传感器输出，其中，所述传感器将电阻值根据被检测的物理量而变化的传感器元件桥接而成；

温度传感器电路，对周围温度进行检测；以及

灵敏度温度特性补偿电路，基于由所述温度传感器电路检测的所述周围温度，对所述传感器的一对电源端子施加将相对于所述周围温度的变化而在所述传感器输出的灵敏度出现的变动抵消的偏置电压。

2.根据权利要求1所述的传感器输出补偿电路，其特征在于，

所述灵敏度温度特性补偿电路具备：灵敏度温特粗调补偿电路，从所述温度传感器电路输入根据所述周围温度而作为电压被输出的电压变换温度，以相当于所述传感器输出的灵敏度相对于所述周围温度的变化率的放大率对所述电压变换温度进行反相放大而生成所述偏置电压，并提供给所述一对电源端子中的一个电源端子。

3.根据权利要求2所述的传感器输出补偿电路，其特征在于，

所述灵敏度温特粗调补偿电路通过改变所连接的粗调用可变电阻的电阻值从而使放大率变化，

通过利用多个开关对多个粗调用电阻间的连接进行切换而改变所述多个粗调用电阻的合成电阻值，从而所述粗调用可变电阻的电阻值可变。

4.根据权利要求2或3所述的传感器输出补偿电路，其特征在于，

所述灵敏度温度特性补偿电路具备：灵敏度温特微调补偿电路，生成将通过所述灵敏度温特粗调补偿电路的作用而被抵消之后残留的所述传感器输出的灵敏度的微变动进一步抵消的微少补偿偏置电压，并提供给所述一对电源端子中的另一个电源端子。

5.根据权利要求4所述的传感器输出补偿电路，其特征在于，

所述灵敏度温特微调补偿电路具备：放大电路，对所述微少补偿偏置电压的大小进行调整，

所述放大电路通过改变所连接的微调用可变电阻的电阻值从而使放大率变化，

通过利用多个开关对多个微调用电阻间的连接进行切换而改变所述多个微调用电阻的合成电阻值，从而所述微调用可变电阻的电阻值可变。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的传感器输出补偿电路，其特征在于，

所述传感器元件是TMR元件。