Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

JP5687223B2 - Signal processing device, rotation angle detection device, and adjustment value setting device - Google Patents

Signal processing device, rotation angle detection device, and adjustment value setting device Download PDF

Info

Publication number
JP5687223B2
JP5687223B2 JP2012015689A JP2012015689A JP5687223B2 JP 5687223 B2 JP5687223 B2 JP 5687223B2 JP 2012015689 A JP2012015689 A JP 2012015689A JP 2012015689 A JP2012015689 A JP 2012015689A JP 5687223 B2 JP5687223 B2 JP 5687223B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
gain
offset
adjustment value
hall
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2012015689A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2013156079A (en
Inventor
片岡 誠
誠 片岡
茂樹 岡武
茂樹 岡武
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Asahi Kasei Microdevices Corp
Original Assignee
Asahi Kasei EMD Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Kasei EMD Corp filed Critical Asahi Kasei EMD Corp
Priority to JP2012015689A priority Critical patent/JP5687223B2/en
Publication of JP2013156079A publication Critical patent/JP2013156079A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5687223B2 publication Critical patent/JP5687223B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Description

本発明は、バイアス電流の方向を切替え可能なホール素子等の磁電変換素子からの出力信号を受けて、磁界中における基準位置からの回転角変位等に応じた値の検出出力を得るホール起電力信号検出装置等の信号処理装置に関する。   The present invention is a Hall electromotive force that receives an output signal from a magnetoelectric conversion element such as a Hall element that can switch the direction of a bias current, and obtains a detection output having a value corresponding to a rotational angular displacement from a reference position in a magnetic field. The present invention relates to a signal processing device such as a signal detection device.

近年、モータの回転軸やサーボ機構中の回転体の回転角度を測定するための装置として、耐久性および信頼性の点で優れるホール素子を利用した非接触回転角度センサが多用されるに到っている。
このようなホール素子を利用した非接触回転角度センサでは、回転体の回転変位に同期して変位する磁石が作る磁界によって、ホール素子に生起するホール起電力の変化をΔΣ変調器を用いた量子化処理(AD変換)を適用して検出し、該検出値に基づいて磁石の(従って、当該回転体の)回転角度を求める(例えば、非特許文献1、特許文献1、特許文献2参照)。
In recent years, as a device for measuring the rotation angle of a rotating shaft of a motor or a rotating body in a servo mechanism, a non-contact rotation angle sensor using a Hall element having excellent durability and reliability has been widely used. ing.
In such a non-contact rotation angle sensor using a Hall element, a change in Hall electromotive force generated in the Hall element is measured by a magnetic field generated by a magnet that is displaced in synchronization with the rotational displacement of the rotating body. Is detected by applying a digitizing process (AD conversion), and the rotation angle of the magnet (and hence the rotating body) is obtained based on the detected value (see, for example, Non-Patent Document 1, Patent Document 1, and Patent Document 2). .

図11に上述のような非接触回転角度センサの一例としてシリコンモノリシックホール素子を利用した非接触回転角度センサを示す。
図11の非接触回転角度センサでは、シリコン基板30の中にホール素子X1、X2、Y1、Y2、および、信号処理回路が形成されている。
そして、ホール素子X1で発生するホール起電力信号とホール素子X2で発生するホール起電力信号との差を計算することによりVx信号を得ることができる。
FIG. 11 shows a non-contact rotation angle sensor using a silicon monolithic Hall element as an example of the non-contact rotation angle sensor as described above.
In the non-contact rotation angle sensor of FIG. 11, Hall elements X 1, X 2, Y 1, Y 2 and a signal processing circuit are formed in a silicon substrate 30.
A Vx signal can be obtained by calculating the difference between the Hall electromotive force signal generated in the Hall element X1 and the Hall electromotive force signal generated in the Hall element X2.

同様に、ホール素子Y1で発生するホール起電力信号とホール素子Y2で発生するホール起電力信号との差を計算することによりVy信号を得ることができる。
上述のようにして得られたVx信号、Vy信号は、回転体に取り付けられた磁石が作る磁場と回転角センサの間の角度θに対して、次の式(1)の関係がある。
Similarly, the Vy signal can be obtained by calculating the difference between the Hall electromotive force signal generated in the Hall element Y1 and the Hall electromotive force signal generated in the Hall element Y2.
The Vx signal and Vy signal obtained as described above have the relationship of the following expression (1) with respect to the angle θ between the magnetic field created by the magnet attached to the rotating body and the rotation angle sensor.

Figure 0005687223
Figure 0005687223

上掲の式(1)において、Vamp,x、Vamp,yは、それぞれ1対のホール素子X1およびX2、ホール素子Y1およびY2に係る磁気感度である。
理想的には、Vamp,x=Vamp,yであることが望ましいが、半導体製造プロセス上のプロセス勾配などの理由により、Vamp,x≠Vamp,yとなり、このような各対のホール素子X1およびX2、ホール素子Y1およびY2の磁気感度のミスマッチは回転角度センサにおける角度検出誤差の一つの要因となる。
In the above equation (1), Vamp, x and Vamp, y are magnetic sensitivities relating to the pair of Hall elements X1 and X2 and Hall elements Y1 and Y2, respectively.
Ideally, Vamp, x = Vamp, y is desirable, but for reasons such as process gradients in the semiconductor manufacturing process, Vamp, x ≠ Vamp, y, and each such pair of Hall elements X1 and The mismatch of the magnetic sensitivities of X2 and Hall elements Y1 and Y2 becomes one factor of the angle detection error in the rotation angle sensor.

例えば、回転角度センサにおいてVamp,xとVamp,yの間で磁気感度のミスマッチが1%あるときには(Vamp,x:Vamp,y=1.00:1.01のとき)、次の式(2)におけるように、角度の真値が45°の場合に、回転角度センサが出力する角度検出結果には約0.29度の角度誤差が発生してしまうことになる。   For example, when there is a magnetic sensitivity mismatch of 1% between Vamp, x and Vamp, y in the rotation angle sensor (when Vamp, x: Vamp, y = 1.00: 1.01), as in the following equation (2) When the true value of the angle is 45 °, an angle error of about 0.29 degrees occurs in the angle detection result output from the rotation angle sensor.

Figure 0005687223
Figure 0005687223

CMOSプロセスを使用して、シリコンモノリシックホール素子を形成する場合には、通常、磁気感度Vamp,xとVamp,yとの間のミスマッチは、最大で2%程度である。
一方、回転角度センサの角度誤差を0.03度程度に抑制して高精度の回転角度センサを実現する場合には、磁気感度Vamp,xとVamp,yのミスマッチを、0.1%、ないしは、それ以下の分解能で補正することが必要となり、信号処理回路には極めて高い分解能でのゲイン調整機能が要求されることになる。
When a silicon monolithic Hall element is formed using a CMOS process, the mismatch between the magnetic sensitivities Vamp, x and Vamp, y is usually about 2% at the maximum.
On the other hand, when realizing a highly accurate rotation angle sensor by suppressing the angle error of the rotation angle sensor to about 0.03 degrees, the mismatch between the magnetic sensitivities Vamp, x and Vamp, y is 0.1% or Therefore, it is necessary to correct with a resolution lower than that, and the signal processing circuit is required to have a gain adjustment function with an extremely high resolution.

図12は、ホール素子のバイアス電流の向きを、周波数f_Mod(周期T_Mod)のクロック信号に従って周期的に切り替えることにより、ホール素子のオフセットをキャンセルする方式のホール起電力信号検出装置の従来例を表す図である。
図12のホール起電力信号検出装置は、ホール素子を用いた回転角度センサに適用される場合、ホール素子X1およびX2の対に対応する系統と、ホール素子Y1およびY2の系統に対応する系統との双方の系統についてこの図12と同様の構成の回路がそれぞれに設けられ、これら双方の系統におけるホール起電力信号検出装置で精密なゲイン調整を行うことによって上述の磁気感度Vamp,xとVamp,yのミスマッチが極小となるようにされる。
FIG. 12 shows a conventional example of a Hall electromotive force signal detection apparatus that cancels the offset of the Hall element by periodically switching the direction of the bias current of the Hall element in accordance with a clock signal having a frequency f_Mod (period T_Mod). FIG.
When the Hall electromotive force signal detection device of FIG. 12 is applied to a rotation angle sensor using Hall elements, a system corresponding to a pair of Hall elements X1 and X2 and a system corresponding to a system of Hall elements Y1 and Y2 12 is provided for each of the two systems, and the above-described magnetic sensitivities Vamp, x and Vamp, are obtained by performing precise gain adjustment with the Hall electromotive force signal detectors in both systems. The y mismatch is minimized.

図12において、ホール素子410からスイッチ回路420を通して検出されたホール起電力信号は、復調器430を介して1次のΔΣ変調器440に入力され、このΔΣ変調器440によって、基準電圧 +Vref、−Vrefを基準にして、1ビットに量子化される。
ΔΣ変調器440は、加算器441、積分器442、コンパレータ443、および、1ビットD−A変換器444を含んで構成されている。
In FIG. 12, the Hall electromotive force signal detected from the Hall element 410 through the switch circuit 420 is input to the primary ΔΣ modulator 440 through the demodulator 430, and the ΔΣ modulator 440 causes the reference voltage + Vref, -Quantized to 1 bit with respect to Vref.
The ΔΣ modulator 440 includes an adder 441, an integrator 442, a comparator 443, and a 1-bit DA converter 444.

上述のように1ビットに量子化されたホール起電力信号は、ローパスフィルタ450を通して検出出力信号として出力される。このローパスフィルタ450のカットオフ周波数f_LPFは、ΔΣ変調器440のサンプリング周波数f_SAMPおよびクロック周波数f_Modと比較して、充分に低く設定されている。
なお、スイッチ回路420にはクロック信号生成器460からクロック信号が供給されて、該クロック信号に同期した切替え操作(従って、これによる変調処理)が行われる。また、復調器430にも、クロック信号生成器460からクロック信号が供給されて該クロック信号に同期した復調処理が行われる。
The Hall electromotive force signal quantized to 1 bit as described above is output as a detection output signal through the low-pass filter 450. The cut-off frequency f_LPF of the low-pass filter 450 is set sufficiently lower than the sampling frequency f_SAMP and the clock frequency f_Mod of the ΔΣ modulator 440.
Note that a clock signal is supplied from the clock signal generator 460 to the switch circuit 420, and a switching operation synchronized with the clock signal (accordingly, a modulation process) is performed. The demodulator 430 is also supplied with a clock signal from the clock signal generator 460 and performs demodulation processing in synchronization with the clock signal.

図12のホール起電力信号検出装置におけるホール素子のバイアス電流の向きの切替え操作について、図13を参照して更に詳述する。
図13は、ホール素子をバイアスする駆動電流(バイアス電流)の向きを、基準となる向きに対し、0度および90度に交互に切替えたときのホール起電力の検出について説明するための図である。図13(a)はバイアス電流の向きが0度のとき、図13(b)はバイアス電流の向きが90度のときを表している。
The operation of switching the direction of the bias current of the Hall element in the Hall electromotive force signal detection apparatus of FIG. 12 will be described in more detail with reference to FIG.
FIG. 13 is a diagram for explaining detection of Hall electromotive force when the direction of the drive current (bias current) for biasing the Hall element is alternately switched between 0 degrees and 90 degrees with respect to the reference direction. is there. FIG. 13A shows the case where the direction of the bias current is 0 degree, and FIG. 13B shows the case where the direction of the bias current is 90 degrees.

図13において、ホール素子は、4つの抵抗からなる4端子の素子としてモデル化されており、定電流駆動されている。磁束Bは図示のとおり、紙面に垂直で奥行き方向に向かう向きであると仮定している。
ホール素子へのバイアス電流の向きを0度および90度の間で交互に切替えた時に測定される電圧信号 V_Sig_0degとV_Sig_90degとは、次の式(3)におけるように、ホール起電力信号V_HallとオフセットV_Offsetとの和として表される。
In FIG. 13, the Hall element is modeled as a four-terminal element composed of four resistors, and is driven with a constant current. As shown in the figure, the magnetic flux B is assumed to be perpendicular to the paper surface and directed in the depth direction.
The voltage signals V_Sig_0deg and V_Sig_90deg measured when the direction of the bias current to the Hall element is alternately switched between 0 degree and 90 degrees are the same as the Hall electromotive force signal V_Hall and the offset Expressed as the sum of V_Offset.

Figure 0005687223
Figure 0005687223

ここで、式(4)に示したように、ホール素子のバイアス電流の方向を0度および90度の間で交互に切替えることによって、ホール起電力信号 V_Hallを、クロック信号によって変調することが出来る。    Here, as shown in Expression (4), the Hall electromotive force signal V_Hall can be modulated by the clock signal by alternately switching the direction of the bias current of the Hall element between 0 degree and 90 degrees. .

Figure 0005687223
Figure 0005687223

一方、オフセットV_Offsetに関しては、式(5)に示したように、ホール素子の駆動方向を0度および90度の間で交互に切替えても、ほぼ一定の値となる。   On the other hand, as shown in Expression (5), the offset V_Offset has a substantially constant value even when the driving direction of the Hall element is alternately switched between 0 degrees and 90 degrees.

Figure 0005687223
Figure 0005687223

上述のようにして、ホール素子のバイアス電流の向きを0度および90度の間で交互に切替える操作を、周期T_Mod(周波数f_Mod=1/T_Mod)で繰返した場合、ホール素子から出力される信号V_Sig_Modは、図14の如くになる。   As described above, when the operation of alternately switching the direction of the bias current of the Hall element between 0 degree and 90 degrees is repeated with a period T_Mod (frequency f_Mod = 1 / T_Mod), a signal output from the Hall element V_Sig_Mod is as shown in FIG.

図14は、ホール素子から出力される信号V_Sig_Modを関連する信号とのタイミング関係において表した信号波形図である。
図14に示されたように、ホール素子から出力される信号V_Sig_Modは、クロック信号生成器460(図12)からのクロック信号によって変調されたホール起電力信号V_HallにオフセットV_Offsetが重畳されたものとなり、周期T_Modで繰返す波形となる。
FIG. 14 is a signal waveform diagram representing the signal V_Sig_Mod output from the Hall element in a timing relationship with related signals.
As shown in FIG. 14, the signal V_Sig_Mod output from the Hall element is obtained by superimposing the offset V_Offset on the Hall electromotive force signal V_Hall modulated by the clock signal from the clock signal generator 460 (FIG. 12). The waveform repeats with a period T_Mod.

図14における信号V_Sig_Modは、復調器430(図12参照)に入力され、ホール素子のバイアス電流の向きを切替えるために用いられたものと同じクロック信号に同期して復調されて、信号V_Sig_Dmodとなる。復調器430における復調処理は、式(6)に示したように、該クロック信号の位相に従って信号V_Sig_Modの符号を切替える操作となる。   The signal V_Sig_Mod in FIG. 14 is input to the demodulator 430 (see FIG. 12), demodulated in synchronization with the same clock signal used to switch the direction of the bias current of the Hall element, and becomes the signal V_Sig_Dmod. . The demodulation process in the demodulator 430 is an operation of switching the sign of the signal V_Sig_Mod according to the phase of the clock signal, as shown in the equation (6).

Figure 0005687223
Figure 0005687223

この信号V_Sig_Dmodにおいて、ホール起電力信号成分V_HallはDCに復調されており、一方で、オフセット成分V_Offsetは、既述の変調処理に用いたクロック信号で変調されている。
以上の結果、復調器430の出力信号V_Sig_Dmodは、次の式(7)に示したように表される。
In this signal V_Sig_Dmod, the Hall electromotive force signal component V_Hall is demodulated to DC, while the offset component V_Offset is modulated by the clock signal used for the above-described modulation processing.
As a result, the output signal V_Sig_Dmod of the demodulator 430 is expressed as shown in the following equation (7).

Figure 0005687223
Figure 0005687223

図15は、信号V_Sig_Modと復調器430(図12)を通過後の信号V_Sig_Dmodの周波数スペクトルを表す図である。図15(a)は、信号V_Sig_Modの周波数スペクトルを表し、図15(b)は信号V_Sig_Dmodの周波数スペクトルを表している。
図15(a)の信号V_Sig_Modでは、ホール起電力信号は、変調周波数f_Modに変調されており、DC信号であるオフセットV_Offsetが重畳している。
図15(b)の復調器を通過後の信号V_Sig_Dmodでは、ホール起電力信号V_HallがDCに復調される一方で、オフセットV_Offsetは変調周波数f_Modに変調されている。
図15のようなスペクトルを持つ信号V_Sig_Dmodを、図12に示したようにカットオフ周波数f_LPFを持つローパスフィルタ450を通すことによって、式(7)における周波数f_Modの成分を除去することができる。
FIG. 15 is a diagram illustrating a frequency spectrum of the signal V_Sig_Mod and the signal V_Sig_Dmod after passing through the demodulator 430 (FIG. 12). FIG. 15A shows the frequency spectrum of the signal V_Sig_Mod, and FIG. 15B shows the frequency spectrum of the signal V_Sig_Dmod.
In the signal V_Sig_Mod of FIG. 15A, the Hall electromotive force signal is modulated to the modulation frequency f_Mod, and an offset V_Offset that is a DC signal is superimposed.
In the signal V_Sig_Dmod after passing through the demodulator in FIG. 15B, the Hall electromotive force signal V_Hall is demodulated to DC, while the offset V_Offset is modulated to the modulation frequency f_Mod.
By passing the signal V_Sig_Dmod having the spectrum as shown in FIG. 15 through the low-pass filter 450 having the cutoff frequency f_LPF as shown in FIG. 12, the component of the frequency f_Mod in the equation (7) can be removed.

上述のようにしてホール起電力信号V_Sig_ModからオフセットV_Offsetをキャンセルする方法は公知である(例えば、非特許文献2参照)。非特許文献2にはホール起電力信号からオフセットを除去する方法について“Connection commutation method”として開示されており、この方法は、ホール素子に対するオフセットキャンセルの技術として既に普及している。   A method for canceling the offset V_Offset from the Hall electromotive force signal V_Sig_Mod as described above is known (see, for example, Non-Patent Document 2). Non-Patent Document 2 discloses a method of removing an offset from a Hall electromotive force signal as a “Connection commutation method”, and this method is already widely used as a technique for offset cancellation for a Hall element.

なお、上掲の図15に示した信号スペクトルにおいて、ΔΣ変調器のサンプリングクロックのサンプリング周波数f_SAMPは、変調周波数f_Modに対して充分高い周波数となっているので、ノイズの折り返し(エイリアシング)は発生しない。
図16は、ゲイン調整機能を備えたΔΣ変調器の回路構成を示す図である。なお、図16のような構成の回路自体は公知である(非特許文献3参照)。
In the signal spectrum shown in FIG. 15 above, the sampling frequency f_SAMP of the sampling clock of the ΔΣ modulator is sufficiently higher than the modulation frequency f_Mod, so that noise aliasing (aliasing) does not occur. .
FIG. 16 is a diagram illustrating a circuit configuration of a ΔΣ modulator having a gain adjustment function. Note that the circuit itself configured as shown in FIG. 16 is known (see Non-Patent Document 3).

図16の回路では、入力信号は、復調器430(図12)から出力される信号V_Sig_Dmodであり、この回路から出力される信号はV_Sig_Dmodを基準電圧+Vref、−Vrefを基準にしてΔΣ変調して得られるΔΣ(V_Sig_Dmod)である。
図16の回路は、積分器の部分がスイッチドキャパシタ回路として構成されており、2相のノンオーバーラップクロックφ1、φ2によって駆動される。
In the circuit of FIG. 16, the input signal is the signal V_Sig_Dmod output from the demodulator 430 (FIG. 12), and the signal output from this circuit is ΔΣ modulated with respect to V_Sig_Dmod with reference voltages + Vref and −Vref as references. This is ΔΣ (V_Sig_Dmod) obtained.
In the circuit of FIG. 16, the integrator is configured as a switched capacitor circuit, and is driven by two-phase non-overlap clocks φ1 and φ2.

図16の回路においては、ゲイン調整信号(以下、適宜、GAIN_ADJ信号と表記する)の値に応じて積分器に入力される電荷量が変わるので、GAIN_ADJ信号が「1」になったときには、ΔΣ変調器のゲインが(1−α1)倍となる。図16において、各スイッチはシンボルに付記された条件、例えば、φ1=1、且つ、GAIN_ADJ=1、φ1=1、且つ、GAIN_ADJ=0、φ2=1等々の条件が充足される場合にオンとなる。
上述のGAIN_ADJ信号によるΔΣ変調器のゲイン切り替え状況について次の表にまとめて示す。
In the circuit of FIG. 16, since the amount of charge input to the integrator changes according to the value of the gain adjustment signal (hereinafter, appropriately referred to as GAIN_ADJ signal), when the GAIN_ADJ signal becomes “1”, ΔΣ The gain of the modulator is (1−α1) times. In FIG. 16, each switch is turned on when the conditions attached to the symbols, for example, φ1 = 1, GAIN_ADJ = 1, φ1 = 1, GAIN_ADJ = 0, φ2 = 1, etc. are satisfied. Become.
The following table summarizes the gain switching status of the ΔΣ modulator using the GAIN_ADJ signal.

Figure 0005687223
Figure 0005687223

図17は、図16のΔΣ変調器に供給するサンプリングクロックと或るデューティー比を持つゲイン調整信号との関係を表す図である。
図17に示したように、GAIN_ADJ信号のデューティー比がα2となるように生成された場合には、1回のサンプリング動作あたり(1−α1)倍となるゲイン補正をα2の頻度で行うことになるので、ΔΣ変調器のゲインは、次の式(8)で与えられるようになる。
FIG. 17 is a diagram illustrating the relationship between the sampling clock supplied to the ΔΣ modulator of FIG. 16 and a gain adjustment signal having a certain duty ratio.
As shown in FIG. 17, when the GAIN_ADJ signal is generated so that the duty ratio is α2, the gain correction that is (1−α1) times per sampling operation is performed at the frequency of α2. Therefore, the gain of the ΔΣ modulator is given by the following equation (8).

Figure 0005687223
Figure 0005687223

このようなゲイン調整は、キャパシタにおける分解能=α1に加えて、GAIN_ADJ信号のデューティー比=α2という時間軸上で高精度で管理され得るタイミングによる分解能を利用できるため、式(8)から判るように、ゲイン調整に関して高い分解能を得ることが可能である。   In such gain adjustment, in addition to the resolution at the capacitor = α1, the resolution based on the timing that can be managed with high accuracy on the time axis that the duty ratio of the GAIN_ADJ signal = α2 can be used. It is possible to obtain a high resolution for gain adjustment.

特開2010−217150号公報JP 2010-217150 A 特開2010−217151号公報JP 2010-217151 A

テキサスインスツルメンツ製 ADS1208 データシート(2nd-Order Delta-Sigma Modulator with Excitation for Hall Elements)ADS1208 data sheet from Texas Instruments (2nd-Order Delta-Sigma Modulator with Excitation for Hall Elements) R S Popovic著 Hall Effect Devices (ISBN-10:0750300965) Inst of Physics Pub Inc (1991/05)刊Published by R S Popovic, Hall Effect Devices (ISBN-10: 0750300965) Inst of Physics Pub Inc (1991/05) van der Horn, Huijsing著 INTEGRATED SMART SENSORS (ISBN 0-7923-8004-5) Kluwer Academic Publishers(1998)刊van der Horn, Huijsing INTEGRATED SMART SENSORS (ISBN 0-7923-8004-5) Published by Kluwer Academic Publishers (1998)

図18は、ホール素子から出力される信号V_Sig_Modを関連する信号とのタイミング関係において表した信号波形図である。この図18では、特に、上述のようなゲイン調整機能を、既述のホール起電力信号を変調−復調してオフセットキャンセルを行う方法と組み合わせた際に、オフセットキャンセルの効果が損なわれる状況を例示している。
図18に例示された状況では、ホール起電力信号を変調するクロック信号周期T_ModがΔΣ変調器のサンプリング周期の整数倍になっている。
FIG. 18 is a signal waveform diagram representing the signal V_Sig_Mod output from the Hall element in a timing relationship with related signals. FIG. 18 particularly illustrates a situation in which the effect of offset cancellation is impaired when the above-described gain adjustment function is combined with the above-described method of performing offset cancellation by modulating and demodulating the Hall electromotive force signal. doing.
In the situation illustrated in FIG. 18, the clock signal period T_Mod for modulating the Hall electromotive force signal is an integral multiple of the sampling period of the ΔΣ modulator.

そして、この図18の場合には、GAIN_ADJ信号が「1」になるタイミングが、ホール素子のバイアス方向が0度となる位相と毎回合致しているので、復調器430(図12)から出力される信号V_Sig_Dmodのローレベル期間のみで毎回のゲイン調整を行うことになり、従って、V_Sig_Dmodのハイレベル期間との相殺によるオフセットキャンセルの作用が生ぜず、既述の式(5)に示されたオフセットキャンセルの精度が損なわれることが判る。   In the case of FIG. 18, the timing at which the GAIN_ADJ signal becomes “1” matches the phase at which the bias direction of the Hall element is 0 degrees each time, and thus is output from the demodulator 430 (FIG. 12). The gain is adjusted each time only during the low level period of the signal V_Sig_Dmod, and therefore the offset cancellation effect due to the cancellation of the V_Sig_Dmod with the high level period does not occur, and the offset shown in the above-described equation (5) It can be seen that the accuracy of cancellation is impaired.

従来の技術の課題をさらに詳細に説明する。
即ち、図19は、上記のゲイン調整機能を、前出のホール起電力信号を変調−復調してオフセットキャンセルを行う方法と組み合わせた際に、オフセットキャンセルの精度が損なわれるより具体的なケースを示している。図19(a)は、ΔΣ変調器のサンプリングクロックを示し、そのサンプリングクロックが8回生成される毎に位相が切り替わるチョッパークロック(周期T_chop)の波形は、図19(b)のようになる。つまり、サンプリングクロックを16分周することで、チョッパークロックが生成されている。そして、GAIN_ADJ信号をチョッパークロックに同期して1回ずつ生成してしまうと、図19(c)に示すようになる。この図19(c)の例では、チョッパークロックがハイレベル期間にあるときにGAIN_ADJ信号が生成されている様子を示しており、GAIN_ADJ信号は、常に、チョッパークロックがハイレベルにあるときのみに生成されている。このため、信号V_Sig_Dmodの直流成分(ホール起電力信号V_Hall)のゲイン調整が行われる一方で、交流成分(オフセットV_Offset)に対してもゲイン調整が影響してしまう。よって、既述の式(5)に示されたオフセットキャンセルの精度が損なわれることになる。
The problems of the prior art will be described in more detail.
That is, FIG. 19 shows a more specific case where the accuracy of offset cancellation is impaired when the above gain adjustment function is combined with the method of performing offset cancellation by modulating and demodulating the Hall electromotive force signal described above. Show. FIG. 19A shows the sampling clock of the ΔΣ modulator, and the waveform of the chopper clock (period T_chop) whose phase is switched every time the sampling clock is generated eight times is as shown in FIG. That is, the chopper clock is generated by dividing the sampling clock by 16. If the GAIN_ADJ signal is generated once in synchronization with the chopper clock, the result is as shown in FIG. In the example of FIG. 19C, the GAIN_ADJ signal is generated when the chopper clock is in the high level period. The GAIN_ADJ signal is always generated only when the chopper clock is at the high level. Has been. For this reason, while the gain adjustment of the DC component (Hall electromotive force signal V_Hall) of the signal V_Sig_Dmod is performed, the gain adjustment also affects the AC component (offset V_Offset). Therefore, the accuracy of offset cancellation shown in the above-described equation (5) is impaired.

図20は、オフセットキャンセルの精度が損なわれる他のケースを示している。この例では、サンプリングクロックが16回生成される毎に、GAIN_ADJ信号を3回生成する場合を示している。この場合には、チョッパークロックがハイレベル期間にあるときにGAIN_ADJ信号が1回生成され、ローレベル期間にあるときに2回生成される様子を示している。このため、GAIN_ADJ信号は、交流成分(オフセットV_Offset)に対しては平均値を押し下げる作用があり、オフセットキャンセルの精度が損なわれることになる。   FIG. 20 shows another case where the accuracy of offset cancellation is impaired. In this example, every time the sampling clock is generated 16 times, the GAIN_ADJ signal is generated 3 times. In this case, the GAIN_ADJ signal is generated once when the chopper clock is in the high level period and is generated twice when it is in the low level period. For this reason, the GAIN_ADJ signal acts to depress the average value for the AC component (offset V_Offset), and the accuracy of offset cancellation is impaired.

発明者は、上述のように従来の技術を具に分析・考察した結果、これらゲイン調整およびオフセットキャンセルに係るそれぞれの従来技術を組み合わせて実施する場合には、上掲のようなオフセット抑制の精度が損なわれるという問題が生じることを突き止めた。
即ち、ホール素子に供給するバイアス電流の向きを2相のクロック信号に同期して順次交互に切替えることによって前記ホール素子から検出されるホール起電力信号を変調し、該変調されたホール起電力信号を前記クロック信号に同期して復調する変調−復調処理を行った後ΔΣ変調器でΔΣ変調し、該ΔΣ変調された信号からオフセット成分を周波数分離して除去するオフセットキャンセル処理の方式と、前記ΔΣ変調器の積分器での積分動作の繰り返しにおけるデューティー比を調整するゲイン調整信号に基づいてゲイン調整を行う方式とを単純に組み合わせると、オフセットキャンセルの精度が損なわれてしまう。そして、上述におけるようなオフセットキャンセルの精度が損なわれるという問題を回避する技術は未だ提案されるに到っていない。
As a result of analysis and consideration of the conventional technology as described above, the inventor found that the accuracy of offset suppression as described above is effective when the conventional technologies related to gain adjustment and offset cancellation are combined. I found out that there was a problem of damage.
That is, the Hall electromotive force signal detected from the Hall element is modulated by sequentially switching the direction of the bias current supplied to the Hall element in synchronization with the two-phase clock signal, and the modulated Hall electromotive force signal is modulated. A modulation-demodulation process for demodulating the signal in synchronization with the clock signal, then ΔΣ modulation by a ΔΣ modulator, and an offset cancellation processing method for frequency-separating and removing an offset component from the ΔΣ modulated signal; If the gain adjustment signal based on the gain adjustment signal for adjusting the duty ratio in the repetition of the integration operation in the integrator of the ΔΣ modulator is simply combined, the accuracy of the offset cancellation is impaired. And the technique which avoids the problem that the precision of offset cancellation in the above is impaired has not yet been proposed.

従って、本発明の目的は、ホール素子に供給するバイアス電流の向きをクロック信号によって順次交互に切替えることによって検出されるホール起電力信号を変調−復調してオフセットキャンセルを行う方法と、ホール起電力信号を処理して検出出力を得るためのΔΣ変調器の積分器での積分動作の繰り返しにおけるデューティー比の調整によってゲイン調整を行う方法とを組み合わせながらもオフセットキャンセルの精度が損なわれないようにしたホール起電力信号検出装置を実現するところにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for performing offset cancellation by modulating and demodulating a Hall electromotive force signal detected by sequentially switching the direction of a bias current supplied to the Hall element by a clock signal, and a Hall electromotive force. The accuracy of offset cancellation is not compromised while combining the gain adjustment method by adjusting the duty ratio in the integration operation of the integrator of the ΔΣ modulator to process the signal and obtain the detection output The Hall electromotive force signal detection device is to be realized.

上記目的を達成するべく、ここに、以下に列挙するような技術を提案する。
(1)磁界強度に応じて変動し、磁気信号成分及びオフセット信号成分を含む信号を出力する磁電変換素子部と、
クロック信号を出力するクロック信号出力部と、
前記クロック信号がN回生成される毎に、前記磁電変換素子部が出力する信号のうち、前記磁気信号成分は直流成分に復調し、オフセット信号成分を交流成分に変調する信号調整部と、
前記クロック信号がN’回カウントされる毎に、調整値n’回の頻度で、前記信号調整部の出力信号を変調した信号を出力する感度補正部と、
前記感度補正部の出力信号を前記クロック信号に同期してA/D変換するA/D変換部と、
を備え、
N、n、N’、n’は自然数、N、N’は2の累乗、N’>n’、N’≧2Nであって、
n’=2n−1
を満たすことを特徴とする信号処理装置。
In order to achieve the above object, the following technologies are proposed here.
(1) A magnetoelectric transducer element that outputs a signal that varies according to the magnetic field strength and includes a magnetic signal component and an offset signal component;
A clock signal output unit for outputting a clock signal;
A signal adjustment unit that demodulates the magnetic signal component into a direct current component and modulates an offset signal component into an alternating current component among signals output from the magnetoelectric conversion element unit every time the clock signal is generated N times;
A sensitivity correction unit that outputs a signal obtained by modulating the output signal of the signal adjustment unit at a frequency of adjustment value n ′ times each time the clock signal is counted N ′ times;
An A / D converter for A / D converting the output signal of the sensitivity correction unit in synchronization with the clock signal;
With
N, n, N ′, n ′ are natural numbers, N, N ′ are powers of 2, N ′> n ′, N ′ ≧ 2N,
n ′ = 2n−1
A signal processing device characterized by satisfying

(2)上記(1)において、 前記N’は256であり、 前記調整値n’は1以上15以下の奇数である信号処理装置。
(3)上記(1)又は(2)において、前記クロック信号出力部は所定の時間間隔毎にクロック信号を出力することを特徴とする信号処理装置。
(4)上記(1)から(3)の何れかにおいて、 前記感度補正部は、所定の時間間隔毎に前記信号調整部の出力信号を変調することを特徴とする信号処理装置。
(5)上記(1)から(4)の何れかに記載の信号処理装置を含むことを特徴とする回転角度検出装置。
(6)上記(1)から(4)の何れかに記載の信号処理装置における前記調整値n’を設定する調整値設定装置であって、
前記調整値n’を複数ビットの二進数として記憶する記憶部を備え、
前記記憶部は、前記調整値n’として記憶される各ビットのうち、最下位ビットについては予め論理値1が設定され、それ以外のビットについては論理値1又は論理値0が設定可能になっていることを特徴とする調整値設定装置。
(2) In the above (1), the N ′ is 256, and the adjustment value n ′ is an odd number of 1 or more and 15 or less.
(3) In the above (1) or (2), the clock signal output unit outputs a clock signal at predetermined time intervals.
(4) The signal processing device according to any one of (1) to (3), wherein the sensitivity correction unit modulates an output signal of the signal adjustment unit at predetermined time intervals.
(5) A rotation angle detection device including the signal processing device according to any one of (1) to (4).
(6) An adjustment value setting device for setting the adjustment value n ′ in the signal processing device according to any one of (1) to (4),
A storage unit for storing the adjustment value n ′ as a binary number of a plurality of bits;
Of the bits stored as the adjustment value n ′, the storage unit can set a logical value 1 in advance for the least significant bit, and can set a logical value 1 or a logical value 0 for the other bits. An adjustment value setting device characterized by that.

磁電変換素子に供給するバイアス電流の向きをクロック信号によって順次交互に切替えることによって検出される起電力信号を変調−復調してオフセットキャンセルを行う方法と、起電力信号を処理して検出出力を得るための積分器での積分動作の繰り返しにおけるデューティー比の調整によってゲイン調整を行う方法とを組み合わせながらもオフセットキャンセルの精度が損なわれないようにした信号処理装置を実現することができる。   A method of modulating and demodulating an electromotive force signal detected by sequentially switching the direction of a bias current supplied to the magnetoelectric conversion element alternately with a clock signal to perform offset cancellation, and processing the electromotive force signal to obtain a detection output Therefore, it is possible to realize a signal processing device that does not impair the accuracy of offset cancellation while combining with a method of performing gain adjustment by adjusting the duty ratio in the repetition of the integration operation in the integrator.

本発明の実施の形態としてのホール起電力信号検出装置を表す図である。It is a figure showing the Hall electromotive force signal detection apparatus as embodiment of this invention. ビットストリーム生成器の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a bit stream generator. ホール起電力信号V_Hall、オフセット成分V_Offset及びゲイン調整信号GAIN_ADJを時間軸上で示す信号波形図である。It is a signal waveform diagram which shows Hall electromotive force signal V_Hall, offset component V_Offset, and gain adjustment signal GAIN_ADJ on a time axis. 図3(a)に示す信号成分に図3(c)に示すゲイン調整信号GAIN_ADJを乗じたものと、図3(b)に示すオフセット成分に図3(c)に示すゲイン調整信号GAIN_ADJを乗じたものとをそれぞれ示す信号波形図である。The signal component shown in FIG. 3A is multiplied by the gain adjustment signal GAIN_ADJ shown in FIG. 3C, and the offset component shown in FIG. 3B is multiplied by the gain adjustment signal GAIN_ADJ shown in FIG. FIG. 図4(a)(b)に示す各信号に元の信号V_Sig_Dmodに含まれる信号成分及びオフセット成分を加算したものをそれぞれ示す信号波形図である。FIG. 5 is a signal waveform diagram showing signals obtained by adding a signal component and an offset component included in an original signal V_Sig_Dmod to each signal shown in FIGS. オフセットキャンセルの効果が損なわれた一例を示す信号波形図である。It is a signal waveform diagram which shows an example in which the effect of offset cancellation was impaired. チョッパークロックの周期が16である場合におけるオフセットの影響を示すグラフである。It is a graph which shows the influence of an offset in case the period of a chopper clock is 16. 本実施形態におけるオフセットの影響を示すグラフである。It is a graph which shows the influence of the offset in this embodiment. 調整値設置装置の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of an adjustment value installation apparatus. 調整値設置処理を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining an adjustment value installation process. シリコンモノリシックホール素子を利用した従来の非接触回転角度センサを示す図である。It is a figure which shows the conventional non-contact rotation angle sensor using a silicon monolithic Hall element. ホール素子のバイアス電流の向きを周期的に切り替えてホール素子のオフセットをキャンセルする方式のホール起電力信号検出装置の従来例を表す図である。It is a figure showing the prior art example of the Hall electromotive force signal detection apparatus of the system which switches the direction of the bias current of a Hall element periodically, and cancels the offset of a Hall element. ホール素子のバイアス電流の方向を、基準となる向きに対し、0度および90度に交互に切替えたときのホール起電力の検出について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the detection of Hall electromotive force when the direction of the bias current of the Hall element is alternately switched between 0 degrees and 90 degrees with respect to the reference direction. ホール素子から出力される信号を、関連する信号とのタイミング関係において表した信号波形図である。It is a signal waveform diagram which represented the signal output from a Hall element in the timing relationship with a related signal. クロック信号で変調されたホール起電力信号とこの信号が該クロック信号で復調された信号の周波数スペクトルを表す図である。It is a figure showing the frequency spectrum of the signal which the Hall electromotive force signal modulated with the clock signal and this signal demodulated with this clock signal. ゲイン調整機能を備えたΔΣ変調器の回路構成を示す図である。It is a figure which shows the circuit structure of the delta-sigma modulator provided with the gain adjustment function. 図11のΔΣ変調器に供給するサンプリングクロックと或るデューティー比を持つゲイン調整信号との関係を表す図である。FIG. 12 is a diagram illustrating a relationship between a sampling clock supplied to the ΔΣ modulator of FIG. 11 and a gain adjustment signal having a certain duty ratio. オフセットキャンセルの効果が損なわれる場合における、ホール素子から出力される信号をこれと関連する信号とのタイミング関係において表した信号波形図である。FIG. 6 is a signal waveform diagram showing a signal output from the Hall element in a timing relationship with a related signal when the effect of offset cancellation is impaired. オフセットキャンセルの効果が損なわれる一の具体例を示す信号波形図である。It is a signal waveform diagram which shows one specific example in which the effect of offset cancellation is impaired. オフセットキャンセルの効果が損なわれる他の具体例を示す信号波形図である。It is a signal waveform diagram which shows the other specific example in which the effect of offset cancellation is impaired.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態につき詳述することにより本発明を明らかにする。
(第1実施形態)
図1は、本発明の一つの実施の形態であるホール起電力信号検出装置を表す機能ブロック図である。
このホール起電力信号検出装置は、磁電変換素子としてのホール素子を用いた回転角度センサに適用される場合、一対のホール素子X1およびX2に対応する第1の系統と、これらホール素子X1およびX2ホール素子の整列方向とは直行する方向に整列した他の一対のホール素子Y1およびY2に対応する第2の系統とについて、図1と同様の構成の回路がそれぞれに設けられる。
Hereinafter, the present invention will be clarified by describing embodiments of the present invention in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a functional block diagram showing a Hall electromotive force signal detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
When this Hall electromotive force signal detection device is applied to a rotation angle sensor using a Hall element as a magnetoelectric conversion element, a first system corresponding to a pair of Hall elements X1 and X2, and these Hall elements X1 and X2 A circuit having the same configuration as in FIG. 1 is provided for each of the second system corresponding to the other pair of Hall elements Y1 and Y2 aligned in a direction perpendicular to the alignment direction of the Hall elements.

これにより、一対のホール素子X1およびX2に関する磁気感度Vamp,xと他の一対のホール素子Y1およびY2に関する磁気感度Vamp,yとのミスマッチが極小となるような精密なゲイン調整を可能にする。
即ち、本実施形態では、周期Tのクロック信号(サンプリングクロック)を生成するクロック信号生成器161を備え、そのクロック信号生成器161で生成されたクロック信号(周期T)を分周してチョッパークロック(周期T_chop)を生成する分周器165が設けられている。分周器165で生成されたチョッパークロックは、スイッチ回路120及び復調器130に供給されている。また、クロック周波数が供給されるビットストリーム生成器200が設けられている。
This enables precise gain adjustment so that the mismatch between the magnetic sensitivity Vamp, x relating to the pair of Hall elements X1 and X2 and the magnetic sensitivity Vamp, y relating to the other pair of Hall elements Y1 and Y2 is minimized.
That is, in this embodiment, a clock signal generator 161 that generates a clock signal (sampling clock) with a period T is provided, and the clock signal (period T) generated by the clock signal generator 161 is divided to obtain a chopper clock. A frequency divider 165 for generating (period T_chop) is provided. The chopper clock generated by the frequency divider 165 is supplied to the switch circuit 120 and the demodulator 130. In addition, a bit stream generator 200 to which a clock frequency is supplied is provided.

ビットストリーム生成器200は、GAIN_ADJ信号を生成する回路であって、非特許文献3にも記載されるように公知のものである。具体的には、ビットストリーム生成器200は、図2に示すように、デジタル式のビットストリーム生成器であって、x-bitのシフトレジスタ201、フルアダー202、レジスタ203を備えて構成される。
調整値n’はGAIN_ADJ信号の生成頻度、サンプリングクロックはΔΣ変調器サンプリングクロック(クロック信号)と同様のものである。この構成では、調整値n’がサンプリングクロック毎にフルアダー202及びレジスタ203で積算されていき、積算結果がフルアダーのレンジN’(通常x’-bitの場合、N’=2x’)を超え、オーバーフローした際にGAIN_ADJ信号が生成される。つまり、ΔΣ変調器サンプリングクロックが2x’回カウントされる間にGAIN_ADJ信号はn’回生成され、補正を行う頻度α2はn’/N’で表される。
The bit stream generator 200 is a circuit that generates a GAIN_ADJ signal, and is a known one as described in Non-Patent Document 3. Specifically, the bitstream generator 200 is a digital bitstream generator as shown in FIG. 2, and includes an x-bit shift register 201, a full adder 202, and a register 203.
The adjustment value n ′ is the generation frequency of the GAIN_ADJ signal, and the sampling clock is the same as the ΔΣ modulator sampling clock (clock signal). In this configuration, the adjustment value n ′ is accumulated by the full adder 202 and the register 203 for each sampling clock, and the accumulation result exceeds the full adder range N ′ (normally N ′ = 2 x ′ in the case of x′-bit). When overflow occurs, the GAIN_ADJ signal is generated. That is, while the ΔΣ modulator sampling clock is counted 2x ′ times, the GAIN_ADJ signal is generated n ′ times, and the correction frequency α2 is expressed by n ′ / N ′.

図1に戻り、ホール素子110には、スイッチ回路120によって、流れる方向が順次交互に直交する方向に切替えられるバイアス電流が供給されると共に、該切替えに同期して極性が反転するように生起するホール起電力信号がスイッチ回路120を介して出力される。
上述のようにして出力されたホール起電力信号は、スイッチ回路120における切替え動作によって該切替えの周波数、つまりチョッパークロックで変調された信号である。そして、この変調された信号が復調器130によって上述の変調における周波数と同じ周波数に同期した復調動作によって復調される。なお、スイッチ回路120の後段には、増幅器(プリアンプ回路)125を設けていて、その増幅器125で増幅された信号V_Sig_Modが復調器130に供給されるようになっている。
Returning to FIG. 1, the Hall element 110 is supplied with a bias current that is sequentially switched in a direction orthogonal to each other by the switch circuit 120, and the polarity is inverted in synchronization with the switching. A Hall electromotive force signal is output via the switch circuit 120.
The Hall electromotive force signal output as described above is a signal modulated by the switching frequency in the switching circuit 120, that is, the chopper clock. Then, the modulated signal is demodulated by the demodulator 130 by a demodulation operation synchronized with the same frequency as the frequency in the above-described modulation. An amplifier (preamplifier circuit) 125 is provided at the subsequent stage of the switch circuit 120, and the signal V_Sig_Mod amplified by the amplifier 125 is supplied to the demodulator 130.

復調器130によって復調された信号は、1次のΔΣ変調器140に入力されて、基準電圧+Vref、−Vrefを基準にして、1ビットに量子化される。
ΔΣ変調器140は、加算器141、積分器142、コンパレータ143、1ビットD−A変換器144、増幅器210、および、乗算器220を含んで構成されている。
そして、ΔΣ変調器140におけるゲイン調整は、ビットストリーム生成器220から供給されるゲイン調整信号を利用して行われるようになっている。
The signal demodulated by the demodulator 130 is input to the first-order ΔΣ modulator 140 and is quantized to 1 bit with reference to the reference voltages + Vref and −Vref.
The ΔΣ modulator 140 includes an adder 141, an integrator 142, a comparator 143, a 1-bit DA converter 144, an amplifier 210, and a multiplier 220.
The gain adjustment in the ΔΣ modulator 140 is performed using a gain adjustment signal supplied from the bit stream generator 220.

即ち、復調器130の出力である信号V_Sig_Dmodをゲインα1倍する増幅器210と、その増幅器210の出力とGAIN_ADJ信号とを掛け合わせる乗算器220と、が設けられている。そして、乗算器220の出力が加算器141に供給されている。
本実施形態の構成では、ビットストリーム生成器200に供給される調整値n’を適宜選定することで、ゲイン調整回路としての調整量を任意に設定することができる。つまり、この回転角度検出装置の出荷前に、調整値n’が0の状態(GAIN_ADJ信号を入力しない状態)で、且つ、大きさが既知の磁気がホール素子に加わった状態で、ホール起電力信号V_Detを測定する。そのときのホール起電力信号V_Detが、大きさが既知の磁気に応じて本来ならば出力されるべき大きさの信号からどの程度ずれているかを把握し、そのずれが0になるようなゲイン調整がなされるように、調整値n’を選定し、ビットストリーム生成器200内のメモリ等にセットする。
That is, an amplifier 210 that multiplies the signal V_Sig_Dmod, which is the output of the demodulator 130, by a gain α1, and a multiplier 220 that multiplies the output of the amplifier 210 and the GAIN_ADJ signal. The output of the multiplier 220 is supplied to the adder 141.
In the configuration of the present embodiment, the adjustment amount as the gain adjustment circuit can be arbitrarily set by appropriately selecting the adjustment value n ′ supplied to the bit stream generator 200. That is, before the rotation angle detection device is shipped, the Hall electromotive force in the state where the adjustment value n ′ is 0 (the GAIN_ADJ signal is not input) and the magnet having a known magnitude is applied to the Hall element. Measure the signal V_Det. Gain adjustment so that the Hall electromotive force signal V_Det at that time is deviated from a signal of a magnitude that should be output according to the known magnetism, and the deviation becomes zero The adjustment value n ′ is selected and set in a memory or the like in the bitstream generator 200.

上述のようにして1ビットに量子化されたホール起電力信号は、ローパスフィルタ150を通して検出出力信号として出力される。
ローパスフィルタ150のカットオフ周波数f_LPFは、ΔΣ変調器140のサンプリング周波数f_SAMPおよびクロック周波数f_Modと比較して、充分に低く設定される。これは、上述のようにしてホール起電力信号に対して変調−復調処理を行った後、ΔΣ変調器でΔΣ変調し、該ΔΣ変調された信号からオフセット成分を周波数分離して除去するオフセットキャンセル処理を効果的に行うためである。
The Hall electromotive force signal quantized to 1 bit as described above is output as a detection output signal through the low-pass filter 150.
The cut-off frequency f_LPF of the low-pass filter 150 is set sufficiently lower than the sampling frequency f_SAMP and the clock frequency f_Mod of the ΔΣ modulator 140. This is because offset cancellation is performed by modulating and demodulating the Hall electromotive force signal as described above, then performing ΔΣ modulation by a ΔΣ modulator, and frequency-separating and removing offset components from the ΔΣ modulated signal. This is because the processing is performed effectively.

なお、図1のホール起電力信号検出装置におけるホール素子のバイアス電流の向きの切替え動作自体については図13を参照して既述の説明を援用する。
ここで、図3は、(a)信号V_Sig_Dmodに含まれる信号成分(直流成分)であるホール起電力信号V_Hallと、(b)信号V_Sig_Dmodに含まれるオフセット成分(交流成分)V_Offsetと、(c)ゲイン調整信号GAIN_ADJとを、それぞれ時間軸上で示す図である。
In addition, regarding the operation of switching the direction of the bias current of the Hall element in the Hall electromotive force signal detection device of FIG. 1, the above description is incorporated with reference to FIG.
FIG. 3 shows (a) a Hall electromotive force signal V_Hall that is a signal component (DC component) included in the signal V_Sig_Dmod, (b) an offset component (AC component) V_Offset included in the signal V_Sig_Dmod, and (c). It is a figure which shows the gain adjustment signal GAIN_ADJ on a time-axis, respectively.

ゲイン調整信号GAIN_ADJによるゲイン調整は、α2の頻度で、α1の大きさのパルス信号を信号V_Sig_Dmodに乗じるということであるから、信号成分毎に考えると、図3(a)に示す信号成分に図3(c)に示すゲイン調整信号GAIN_ADJを乗じるとともに、図3(b)に示すオフセット成分に図3(c)に示すゲイン調整信号GAIN_ADJを乗じるということになる。   Since the gain adjustment by the gain adjustment signal GAIN_ADJ is to multiply the signal V_Sig_Dmod by a pulse signal having a magnitude of α1 at a frequency of α2, the signal components shown in FIG. The gain adjustment signal GAIN_ADJ shown in 3 (c) is multiplied, and the offset component shown in FIG. 3 (b) is multiplied by the gain adjustment signal GAIN_ADJ shown in FIG. 3 (c).

それら乗算の結果を、図4(a)(b)に示すようになる。つまり、信号V_Sig_Dmodに含まれる信号成分(直流成分)であるホール起電力信号V_Hallについては、ゲイン調整信号GAIN_ADJに同期して常に正方向に振幅を有するパルス列となり、オフセット成分(交流成分)V_Offsetについては、ゲイン調整信号GAIN_ADJに同期して交互に正方向及び負方向に振幅が逆転するパルス列となる。   The results of these multiplications are as shown in FIGS. That is, the Hall electromotive force signal V_Hall, which is the signal component (DC component) included in the signal V_Sig_Dmod, is a pulse train that always has an amplitude in the positive direction in synchronization with the gain adjustment signal GAIN_ADJ, and the offset component (AC component) V_Offset In this manner, a pulse train whose amplitudes are alternately reversed in the positive direction and the negative direction in synchronization with the gain adjustment signal GAIN_ADJ.

そして、図4(a)(b)に示す各信号が、元の信号V_Sig_Dmodに加算されることになるから、信号成分毎に考えると、図5(a)(b)に示すようになる。つまり、ホール起電力信号V_Hallについては、元の信号である直流成分に対してゲイン調整信号GAIN_ADJに同期して常に正方向に微小な振幅が加わった信号となり、オフセット成分(交流成分)V_Offsetについては、ゲイン調整信号GAIN_ADJに同期して交互に正方向及び負方向に振幅が逆転するパルス列となる。   4A and 4B are added to the original signal V_Sig_Dmod. Therefore, considering each signal component, the signals are as shown in FIGS. 5A and 5B. That is, the Hall electromotive force signal V_Hall is a signal in which a small amplitude is always added in the positive direction in synchronization with the gain adjustment signal GAIN_ADJ with respect to the DC component that is the original signal, and the offset component (AC component) V_Offset is In this manner, a pulse train whose amplitudes are alternately reversed in the positive direction and the negative direction in synchronization with the gain adjustment signal GAIN_ADJ.

このため、図5(a)に示す信号が積分されることで、ホール起電力信号V_Hallについてはゲイン調整信号GAIN_ADJの大きさ及び発生頻度に応じてゲイン調整が行われたことになる。これに対し、図5(b)の示す信号が積分されても、ゲイン調整信号GAIN_ADJの積分値は0であるから、オフセットキャンセルの精度を維持することができる。ちなみに、図18に示したようなタイミングでGAIN_ADJ信号が生成されてしまうと、図6(a)に示すようにオフセット成分V_OffsetにGAIN_ADJ信号が重畳されてしまうため、それを積分すると、図6(b)に示すようにオフセットキャンセルの効果が損なわれることになる。   For this reason, by integrating the signal shown in FIG. 5A, the gain adjustment is performed on the Hall electromotive force signal V_Hall according to the magnitude and frequency of occurrence of the gain adjustment signal GAIN_ADJ. On the other hand, even if the signal shown in FIG. 5B is integrated, since the integral value of the gain adjustment signal GAIN_ADJ is 0, the accuracy of offset cancellation can be maintained. Incidentally, if the GAIN_ADJ signal is generated at the timing shown in FIG. 18, the GAIN_ADJ signal is superimposed on the offset component V_Offset as shown in FIG. 6A. As shown in b), the effect of offset cancellation is impaired.

即ち、図7は、チョッパークロックの周期が16である場合において、クロック信号が256(=N’=2)回生成される毎に、n’回の頻度でGAIN_ADJ信号を生成する場合において、そのn’を、0から255まで振ったことに対応するオフセットの影響を示すグラフである。
オフセットの影響だけを考えた場合のベストは、図7のAで示す部分、つまり、オフセットへの影響が0になるケースのいずれかである。このベストケースでは、GAIN_ADJ信号は、オフセット成分V_Offsetの正方向及び負方向に等しい回数ずつ重畳されるため、積分値が0になるというものである。
That is, FIG. 7 shows that when the cycle of the chopper clock is 16, the GAIN_ADJ signal is generated at a frequency of n ′ every time the clock signal is generated 256 (= N ′ = 2 8 ) times. It is a graph which shows the influence of the offset corresponding to shaking the n 'from 0 to 255.
The best when only the influence of the offset is considered is one of the portions indicated by A in FIG. 7, that is, the case where the influence on the offset becomes zero. In this best case, since the GAIN_ADJ signal is superimposed by the same number of times in the positive and negative directions of the offset component V_Offset, the integral value becomes zero.

このようなベストケースに該当するようなGAIN_ADJ信号によって、連続した期間の中でオフセット信号がその相対的にハイレベルの期間とローレベル期間とが対を成すように積算され精度よくキャンセルされることになる。
しかしながら、図7のAで示す部分が必ずしも選択できない場合もある。
そこで、本実施の形態では、調整値n’として適当な値を容易に選べるようにすることで、設計者の負担を軽減するとともに、許容範囲の精度を備えたホール起電力信号検出装置を確実に得られるようにする工夫を行っている。
The GAIN_ADJ signal, which corresponds to such a best case, allows the offset signal to be integrated and canceled with high precision so that a relatively high level period and a low level period form a pair in a continuous period. become.
However, the portion indicated by A in FIG.
Therefore, in this embodiment, by making it possible to easily select an appropriate value as the adjustment value n ′, the burden on the designer is reduced, and a Hall electromotive force signal detection device having an accuracy within an allowable range is ensured. We are trying to make it easier to get to.

ここで、ΔΣ変調器のゲインは、上記式(8)で与えられるように、キャパシタにおける分解能(α1)と、GAIN_ADJ信号のデューティー比(α2)との積(α1×α2)によって決まってくる。
大幅なゲイン調整が必要な場合は、α1もα2もそれぞれ有る程度の大きさになるため特に問題はないが、実際には、それほど大幅なゲイン調整が不要な場合も多い。
Here, the gain of the ΔΣ modulator is determined by the product (α1 × α2) of the resolution (α1) in the capacitor and the duty ratio (α2) of the GAIN_ADJ signal, as given by the above equation (8).
When a large gain adjustment is necessary, there is no particular problem because both α1 and α2 are large, but in practice, there is often no need for such a large gain adjustment.

ゲイン調整の幅自体が小さい場合、図16に示したキャパシタC1の容量値を、十分に小さくする、或いは、GAIN_ADJ信号のデューティー比を十分に小さくするか、その何れかが必要になる。
キャパシタC1の容量を小さくすることは容易ではあるが、半導体製造プロセスの精度が十分に高くないと、装置間のばらつきが大きくなってしまい、ゲイン調整に手間取る可能性がある。
When the gain adjustment width itself is small, it is necessary to either reduce the capacitance value of the capacitor C1 shown in FIG. 16 sufficiently or to reduce the duty ratio of the GAIN_ADJ signal sufficiently.
Although it is easy to reduce the capacitance of the capacitor C1, if the accuracy of the semiconductor manufacturing process is not sufficiently high, the variation among devices becomes large, and it may take time to adjust the gain.

そこで、キャパシタC1の容量値はそれほど小さくはせずに、GAIN_ADJ信号のデューティー比α2を小さくすることを考えるとともに、オフセットへの影響を顕著に悪化させないことを考える。
具体的には、本実施の形態では、調整値n’として、奇数(=2n−1)を用いる構成としている。
Therefore, it is considered that the capacitance value of the capacitor C1 is not reduced so much, but the duty ratio α2 of the GAIN_ADJ signal is reduced, and the influence on the offset is not significantly deteriorated.
Specifically, in the present embodiment, an odd number (= 2n−1) is used as the adjustment value n ′.

ここで、チョッパークロックの1周期を360度とすると、360度×N’/2Nの角度範囲を2n−1分割する位置に、GAIN_ADJ信号が生成されることになる。この場合、GAIN_ADJ信号が生成されるチョッパークロックの各位相について、以下の関係式が成り立つ。
即ち、チョッパークロックの各位相を数列で書くと、
Here, if one cycle of the chopper clock is 360 degrees, the GAIN_ADJ signal is generated at a position that divides the angular range of 360 degrees × N ′ / 2N by 2n−1. In this case, the following relational expression holds for each phase of the chopper clock for generating the GAIN_ADJ signal.
That is, when each phase of the chopper clock is written in a sequence of numbers,

Figure 0005687223
Figure 0005687223

となる。
上記(9)式をMOD演算すると、下記(10)式となる。
It becomes.
When the above equation (9) is MOD-calculated, the following equation (10) is obtained.

Figure 0005687223
Figure 0005687223

上記(10)式から、チョッパークロック360度×N’/2Nの範囲を、n’(=2n−1)で分割する構成は、360度の範囲を奇数(2n−1)で等分割するものと等価である。
360度の範囲を奇数で分割した場合、その各位相での正弦関数の符号は、1回だけ+が多く含まれる場合か、又は、1回だけ−が多く含まれる場合かのいずれかになり、厳密には0にはならないが、ほぼバランスするといえる。つまり、本実施形態のような工夫を行えば、チョッパークロック周期のN’/2N倍の周期で1回のみ+または−のオフセットを取り込む構成になる。
From the above equation (10), the configuration in which the range of chopper clock 360 degrees × N ′ / 2N is divided by n ′ (= 2n−1) is that the range of 360 degrees is equally divided by odd numbers (2n−1). Is equivalent to
If the 360 degree range is divided by an odd number, the sign of the sine function at each phase will be either if it contains a lot of + only once or if it contains a lot of-only once. Strictly speaking, it is not 0, but it can be said that it is almost balanced. In other words, if the device is devised as in the present embodiment, a configuration in which a + or − offset is taken only once in a cycle of N ′ / 2N times the chopper clock cycle.

図8は、本実施形態での各調整値n’におけるオフセットへの影響を表しており、図7のB及びCの部分に示した最悪の場合に比して、オフセットの増加量は1/8程度に抑えられている。
図9は、調整値n’を設定する際に用いる調整値設定装置300の概略構成を示す斜視図であり、図10は、調整値n’を設定する際の手順を示すフローチャートである。
FIG. 8 shows the influence on the offset at each adjustment value n ′ in the present embodiment. Compared to the worst case shown in the parts B and C of FIG. It is suppressed to about 8.
FIG. 9 is a perspective view showing a schematic configuration of the adjustment value setting device 300 used when setting the adjustment value n ′, and FIG. 10 is a flowchart showing a procedure for setting the adjustment value n ′.

即ち、調整値設定装置300は、スライダ350上を順次搬送されてくるゲイン未調整状態のホール起電力信号検出装置301を、ハンドラー302によって一つずつゲイン調整用のテストボード310上にセットし、そのテストボード310上にてゲイン調整が完了したホール起電力信号検出装置302を、再びハンドラー303によってスライダ350上に戻して順次搬出するという装置である。   That is, the adjustment value setting apparatus 300 sets the Hall electromotive force signal detection apparatus 301 in an unadjusted gain state, which is sequentially conveyed on the slider 350, on the test board 310 for gain adjustment one by one by the handler 302, The Hall electromotive force signal detection device 302 whose gain adjustment has been completed on the test board 310 is returned to the slider 350 by the handler 303 and sequentially carried out.

テストボード上310には、X方向磁場印加コイル311Xと、Y方向磁場印加コイル311Yとが備えられていて、それらコイル311X、311Yには、検査ユニット320によって順番に所定の大きさの電流が供給されて既知の磁場が生成されるようになっている。そして、それぞれの磁場の大きさがテストボード310上にセットされたゲイン調整中のホール起電力信号検出装置301によって測定され、その測定値がモニター360に表示され、操作者は、そのモニター360に表示された測定と、既知の基準値との偏差に基づいて、調整値n’を選択し、その調整値n’を、検査ユニット32によりテストボード310上にセットされたゲイン調整中のホール起電力信号検出装置301に書き込むようになっている。なお、調整値n’は、具体的には、ビットストリーム生成器200に設けられた不揮発性メモリに記憶される。   On the test board 310, an X-direction magnetic field application coil 311X and a Y-direction magnetic field application coil 311Y are provided. A current of a predetermined magnitude is supplied to the coils 311X and 311Y in order by the inspection unit 320. Thus, a known magnetic field is generated. Then, the magnitude of each magnetic field is measured by the Hall electromotive force signal detection device 301 during gain adjustment set on the test board 310, and the measured value is displayed on the monitor 360. Based on the deviation between the displayed measurement and the known reference value, an adjustment value n ′ is selected, and the adjustment value n ′ is set to the Hall occurrence during gain adjustment set on the test board 310 by the inspection unit 32. The data is written in the power signal detection device 301. The adjustment value n ′ is specifically stored in a nonvolatile memory provided in the bit stream generator 200.

調整値設定装置300における調整値の設定処理は、より詳細には図10に示すようになっている。
即ち、先ずステップS100において、スライダ350からテストボード310上へ感度補正前の素子(ゲイン未調整のホール起電力信号検出装置301)をハンドラー303で移動させて固定する。
The adjustment value setting process in the adjustment value setting device 300 is shown in more detail in FIG.
That is, first, in step S100, the element before sensitivity correction (the Hall electromotive force signal detection device 301 without gain adjustment) is moved from the slider 350 onto the test board 310 by the handler 303 and fixed.

次いで、ステップS110に移行し、X方向磁場印加コイル311Xに通電し、X方向の磁場が発生している状態で、X方向の磁気感度Vamp,x(単位:V/T)を、検査ユニット350を通じて素子から読み出す。具体的には、検査ユニット350は、図1に示すローパスフィルタ150からホール起電力信号V_Detを読み出すということになる。
次いで、ステップS120に移行し、ステップS110と同様の手順を行って、Y方向の磁気感度Vamp,y(単位:V/T)を、検査ユニット350を通じて素子から読み出す。
Next, the process proceeds to step S110, and the X-direction magnetic field application coil 311X is energized, and the X-direction magnetic sensitivity Vamp, x (unit: V / T) is calculated in the state where the X-direction magnetic field is generated. Read out from the element. Specifically, the inspection unit 350 reads the Hall electromotive force signal V_Det from the low-pass filter 150 shown in FIG.
Next, the process proceeds to step S120, and the same procedure as in step S110 is performed, and the magnetic sensitivity Vamp, y (unit: V / T) in the Y direction is read from the element through the inspection unit 350.

次いで、ステップS130に移行し、1−(Vamp,Y/Vamp,X)の計算から、XY間の感度ミスマッチの大きさを算出する。
そして、ステップS140に移行し、感度ミスマッチの大きさにより、調整値n’を決定し、検査ユニット350を通してホール起電力信号検出装置301に内蔵されている不揮発性メモリ(ビットストリーム生成器200内の不揮発性メモリ)に、調整値n’の値を書き込む。このステップS140の処理を終えたら、次の素子について、ステップS100以降の処理を再び実行する。
Next, the process proceeds to step S130, and the magnitude of sensitivity mismatch between XY is calculated from the calculation of 1- (Vamp, Y / Vamp, X).
Then, the process proceeds to step S140, where the adjustment value n ′ is determined according to the magnitude of the sensitivity mismatch, and the non-volatile memory (in the bit stream generator 200 in the bit electromotive force signal detecting device 301) is built in the Hall electromotive force signal detection device 301 through the inspection unit 350. The value of the adjustment value n ′ is written into the non-volatile memory. When the process of step S140 is completed, the processes after step S100 are executed again for the next element.

ここで、ステップS140における処理では、強制的に、調整値n’として奇数のみが設定されるようになっている。
具体的には、複数ビットの二進数(例えば、4ビット「0000〜1111」)で調整値n’は書き込めるようになっており、その4ビットのうち、最下位ビットについては、予め論理値1がセットされていて、操作者はそれを変更できないようになっている。なお、その他のビットについては、論理値1又は論理値0を自由にセットできるようになっている。つまり、本実施形態では、調整値n’には、十進数で1以上15以下の奇数値のみがセットされるようになっている。これは、ビットストリーム生成器200内の不揮発性メモリが4ビット構成であることが現実的には良くあるケースであることを考えると、調整値n’を1以上15以下の奇数とすることは現実的な対応として好ましいものである。
Here, in the process in step S140, only an odd number is forcibly set as the adjustment value n ′.
Specifically, the adjustment value n ′ can be written in a binary number of multiple bits (for example, 4 bits “0000 to 1111”), and among the 4 bits, the least significant bit has a logical value of 1 in advance. Is set so that the operator cannot change it. For other bits, a logical value 1 or a logical value 0 can be freely set. That is, in the present embodiment, only an odd number from 1 to 15 in decimal is set as the adjustment value n ′. Considering that this is a practical case where the nonvolatile memory in the bitstream generator 200 has a 4-bit configuration, it is not possible to set the adjustment value n ′ to an odd number between 1 and 15. This is preferable as a realistic response.

例えば、本実施形態の構成であれば、操作者が調整値n’として「1000」(十進数で8)をセットしようとしても、自動的に「1001」(十進数で9)がセットされることになる。
このように調整値n’として奇数のみが設定されるようにしたことで、調整値n’によるオフセットへの影響は、図8に示すような所定値になる。即ち、オフセットの影響は0にはならないが、最小値で済むということになる。
For example, in the configuration of the present embodiment, even if the operator tries to set “1000” (decimal number 8) as the adjustment value n ′, “1001” (decimal number 9) is automatically set. It will be.
Since only an odd number is set as the adjustment value n ′ in this way, the influence of the adjustment value n ′ on the offset becomes a predetermined value as shown in FIG. That is, the effect of the offset does not become zero, but a minimum value is sufficient.

このため、熟練した操作者でなくても、オフセットへの影響が誤って図7のBの部分やCの部分となる調整値n’を選択することはなく、これにより、確実にオフセットの影響を小さくできるホール起電力信号検出装置を得ることができる。
また、図1の如く、ゲイン調整信号生成器145をΔΣ変調器140内に設けた構成では、別途にゲイン調整信号生成器145をΔΣ変調器外に設けることなく、ΔΣ変調器140内でゲイン調整に係る処理を完結させることが可能である。
Therefore, even an unskilled operator does not select the adjustment value n ′ that erroneously affects the offset and becomes the portion B or C in FIG. 7, thereby ensuring the effect of the offset. Can be obtained.
Further, as shown in FIG. 1, in the configuration in which the gain adjustment signal generator 145 is provided in the ΔΣ modulator 140, the gain adjustment signal generator 145 is not provided outside the ΔΣ modulator, and the gain is adjusted in the ΔΣ modulator 140. It is possible to complete the process related to the adjustment.

一方、ゲイン調整信号生成器145は、ΔΣ変調器140の外部に配する構成を採ってもよい。この構成を採った場合には、ΔΣ変調器自体の構成が簡素化される。
ここで、本実施の形態では、スイッチ回路120及び復調器130によって信号調整部が構成され、ビットストリーム生成器200、増幅器210及び乗算器220によって感度補正部が構成され、ΔΣ変調器140のうち感度補正部以外構成がA/D変換部に対応する。
On the other hand, the gain adjustment signal generator 145 may be arranged outside the ΔΣ modulator 140. When this configuration is adopted, the configuration of the ΔΣ modulator itself is simplified.
Here, in the present embodiment, a signal adjustment unit is configured by the switch circuit 120 and the demodulator 130, and a sensitivity correction unit is configured by the bitstream generator 200, the amplifier 210, and the multiplier 220, and among the ΔΣ modulator 140, The configuration other than the sensitivity correction unit corresponds to the A / D conversion unit.

(変形例等)
ホール素子をモデル化して表す図13を参照して既述の説明では、ホール素子のバイアス電流の向きを0度および90度の間で交互に切替えるものとしたが、バイアス電流の向きの切替えに関する選択の可能性は上述の限りではない。
即ち、ホール素子において発生されるホール起電力信号V_Sig_Modが既述のクロック信号によって変調される様に、ホール素子のバイアス電流の向きを切替えてホール起電力信号を検出する限りにおいては、切替え選択するバイアス電流の向きを180度、270度といった向きにする場合を選択可能な向きとして含めるようにしてもよい。
また、クロック信号は一定時間間隔毎に生成されることが設計容易性の観点から好ましい。またGAIN_ADJ信号は一定時間間隔毎に生成されるが設計容易性の観点から好ましい。すなわち、クロック信号が所定時間間隔T毎に生成されるとした場合、GAIN_ADJ信号は所定時間間隔(N’ /n’)×T 毎に生成されることが好ましい。
(Modifications, etc.)
In the above description with reference to FIG. 13 showing the Hall element as a model, the direction of the bias current of the Hall element is alternately switched between 0 degrees and 90 degrees. The possibility of selection is not limited to the above.
That is, as long as the Hall electromotive force signal V_Sig_Mod generated by the Hall element is modulated by the clock signal described above, as long as the Hall electromotive force signal is detected by switching the direction of the bias current of the Hall element, the selection is performed. A case where the direction of the bias current is set to 180 degrees, 270 degrees, or the like may be included as a selectable direction.
Moreover, it is preferable from a viewpoint of design ease that a clock signal is produced | generated for every fixed time interval. The GAIN_ADJ signal is generated at regular time intervals, but is preferable from the viewpoint of ease of design. That is, if the clock signal is generated every predetermined time interval T, the GAIN_ADJ signal is preferably generated every predetermined time interval (N ′ / n ′) × T.

本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらす全ての実施形態をも含む。さらに、本発明の範囲は、請求項1により画される発明の特徴の組み合わせに限定されるものではなく、全ての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画され得る。   The scope of the present invention is not limited to the illustrated and described exemplary embodiments, but also includes all embodiments that provide equivalent effects to those intended by the present invention. Further, the scope of the present invention is not limited to the combinations of features of the invention defined by claim 1, but can be defined by any desired combination of specific features among all the disclosed features. .

110、410…………………ホール素子
120、420…………………バイアス電流源
130、430…………………復調器
140、440…………………ΔΣ変調器
141、441…………………加算器
142、442…………………積分器
143、443…………………コンパレータ
144、444…………………1ビットD−A変換器
150、450…………………ローパスフィルタ
161、460…………………クロック信号生成器
165……………………………分周器
200……………………………ビットストリーム生成器
110, 410 ............ Hall element 120, 420 ............ Bias current source 130, 430 .................. Demodulator 140, 440 ........................... ΔΣ modulator 141, 441 ... Adders 142, 442 ......... Integrators 143, 443 ... Comparators 144, 444 ... 1-bit DA Converters 150 and 450... Low-pass filters 161 and 460... Clock signal generator 165. …………… Bitstream Generator

Claims (6)

磁界強度に応じて変動し、磁気信号成分及びオフセット信号成分を含む信号を出力する磁電変換素子部と、
クロック信号を出力するクロック信号出力部と、
前記クロック信号がN回生成される毎に、前記磁電変換素子部が出力する信号のうち、前記磁気信号成分は直流成分に復調し、オフセット信号成分を交流成分に変調する信号調整部と、
前記クロック信号がN’回カウントされる毎に、調整値n’回の頻度で、前記信号調整部の出力信号を変調した信号を出力する感度補正部と、
前記感度補正部の出力信号を前記クロック信号に同期してA/D変換するA/D変換部と、
を備え、
N、n、N’、n’は自然数、N、N’は2の累乗、N’>n’、N’≧2Nであって、
n’=2n−1
を満たすことを特徴とする信号処理装置。
A magnetoelectric transducer element that outputs a signal that varies according to the magnetic field intensity and includes a magnetic signal component and an offset signal component;
A clock signal output unit for outputting a clock signal;
A signal adjustment unit that demodulates the magnetic signal component into a direct current component and modulates an offset signal component into an alternating current component among signals output from the magnetoelectric conversion element unit every time the clock signal is generated N times;
A sensitivity correction unit that outputs a signal obtained by modulating the output signal of the signal adjustment unit at a frequency of adjustment value n ′ times each time the clock signal is counted N ′ times;
An A / D converter for A / D converting the output signal of the sensitivity correction unit in synchronization with the clock signal;
With
N, n, N ′, n ′ are natural numbers, N, N ′ are powers of 2, N ′> n ′, N ′ ≧ 2N,
n ′ = 2n−1
A signal processing device characterized by satisfying
前記N’は256であり、 前記調整値n’は1以上15以下の奇数である請求項1記載の信号処理装置。   The signal processing apparatus according to claim 1, wherein N ′ is 256, and the adjustment value n ′ is an odd number of 1 or more and 15 or less. 前記クロック信号出力部は所定の時間間隔毎にクロック信号を出力することを特徴とする請求項1又は2に記載の信号処理装置。 The signal processing apparatus according to claim 1, wherein the clock signal output unit outputs a clock signal at predetermined time intervals. 前記感度補正部は、所定の時間間隔毎に前記信号調整部の出力信号を変調することを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の信号処理装置。   The signal processing apparatus according to claim 1, wherein the sensitivity correction unit modulates an output signal of the signal adjustment unit at predetermined time intervals. 請求項1から4の何れか1項に記載の信号処理装置を含むことを特徴とする回転角度検出装置。   A rotation angle detection device comprising the signal processing device according to claim 1. 請求項1から4の何れか1項に記載の信号処理装置における前記調整値n’を設定する調整値設定装置であって、
前記調整値n’を複数ビットの二進数として記憶する記憶部を備え、
前記記憶部は、前記調整値n’として記憶される各ビットのうち、最下位ビットについては予め論理値1が設定され、それ以外のビットについては論理値1又は論理値0が設定可能になっていることを特徴とする調整値設定装置。
An adjustment value setting device for setting the adjustment value n ′ in the signal processing device according to claim 1,
A storage unit for storing the adjustment value n ′ as a binary number of a plurality of bits;
Of the bits stored as the adjustment value n ′, the storage unit can set a logical value 1 in advance for the least significant bit, and can set a logical value 1 or a logical value 0 for the other bits. An adjustment value setting device characterized by that.
JP2012015689A 2012-01-27 2012-01-27 Signal processing device, rotation angle detection device, and adjustment value setting device Active JP5687223B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012015689A JP5687223B2 (en) 2012-01-27 2012-01-27 Signal processing device, rotation angle detection device, and adjustment value setting device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012015689A JP5687223B2 (en) 2012-01-27 2012-01-27 Signal processing device, rotation angle detection device, and adjustment value setting device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013156079A JP2013156079A (en) 2013-08-15
JP5687223B2 true JP5687223B2 (en) 2015-03-18

Family

ID=49051423

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012015689A Active JP5687223B2 (en) 2012-01-27 2012-01-27 Signal processing device, rotation angle detection device, and adjustment value setting device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5687223B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112017000564B4 (en) 2016-01-29 2022-10-27 Asahi Kasei Microdevices Corporation Angle detection device and method

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1637898A1 (en) * 2004-09-16 2006-03-22 Liaisons Electroniques-Mecaniques Lem S.A. Continuously calibrated magnetic field sensor
JP2006292517A (en) * 2005-04-08 2006-10-26 Asahi Kasei Electronics Co Ltd Magnetometric sensor drive unit
JP5318796B2 (en) * 2010-02-17 2013-10-16 旭化成エレクトロニクス株式会社 Hall electromotive force detection device and rotation angle detection device
JP5314619B2 (en) * 2010-02-19 2013-10-16 旭化成エレクトロニクス株式会社 Hall electromotive force signal detector

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112017000564B4 (en) 2016-01-29 2022-10-27 Asahi Kasei Microdevices Corporation Angle detection device and method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013156079A (en) 2013-08-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3517897B1 (en) Position sensing device
JP5676704B2 (en) Method and apparatus for analog rotation sensor
US8666701B2 (en) Accurate and cost efficient linear hall sensor with digital output
EP1789813A1 (en) Continuously calibrated magnetic field sensor
US7366619B2 (en) Signal-processing unit for fluxgate magnetometers
JP2006047144A (en) Oscillation-type angular velocity sensor
JP2008206134A (en) SigmaDelta TYPE A/D CONVERTER AND ANGULAR VELOCITY SENSOR USING THE SAME
JP2007271599A (en) Offset correction program and electronic compass
JP2016102659A (en) Hall sensor, rotation angle sensor, offset adjustment device, and offset adjustment method
JP5449417B2 (en) Signal processing apparatus and rotation angle detection apparatus
JP5318796B2 (en) Hall electromotive force detection device and rotation angle detection device
JP5342045B2 (en) Angle detection device and angle detection method
JP5687223B2 (en) Signal processing device, rotation angle detection device, and adjustment value setting device
JP2012230021A (en) Rotation angle measuring device
JP5043878B2 (en) Angle detection device and angle detection method
JP2010008367A (en) Rotation detection device
JP5162739B2 (en) Encoder signal processing method, encoder device, and servo motor
JP5507744B2 (en) Hall electromotive force detection device and rotation angle detection device
JP4290739B2 (en) Magnetic detector
JP2010107460A (en) Magnetic sensor control circuit and magnetometric field measuring device
JP3843232B2 (en) Delta-sigma converter offset correction device and watt-hour meter
JP5656728B2 (en) Magneto-digital converter, rotation sensor and rotation angle sensor
JP6502707B2 (en) Magnetic sensor
JP4663561B2 (en) Offset canceling method and circuit thereof, and magnetic sensor
JP2020026960A (en) Speed sensor for railroad vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20131127

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140519

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140701

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150120

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150121

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5687223

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350