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公開番号2024048901
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-09
出願番号2022155056
出願日2022-09-28
発明の名称センサ増幅回路
出願人株式会社村田製作所
代理人弁理士法人深見特許事務所
主分類H03F 3/34 20060101AFI20240402BHJP(基本電子回路)
要約【課題】オートゼロ回路に関する技術を利用したオフセット補償を実現しつつも、センサ信号を途切れることなく出力可能なセンサ増幅回路を提供する。
【解決手段】センサシステム10において、センサ回路50からの出力信号を増幅するためのセンサ増幅回路100は、演算増幅器181と、演算増幅器の入力オフセット電圧を低減させるオフセット補償回路110と、を備える。オフセット補償回路は、第1オートゼロ回路111及び第2オートゼロ回路112を含み、夫々、補償信号をサンプリングするゼロフェーズと、補償信号により入力オフセット電圧をキャンセルした状態で演算増幅器181に出力信号を増幅させる増幅フェーズとで動作し、第1オートゼロ回路が増幅フェーズで動作し、第2オートゼロ回路がゼロフェーズで動作する第1モードと、第1オートゼロ回路がゼロフェーズで動作し、第2オートゼロ回路が増幅フェーズで動作する第2モードとに切り替わる。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
センサ回路からの出力信号を増幅するためのセンサ増幅回路であって、
前記出力信号を増幅する演算増幅器と、
前記演算増幅器の入力オフセット電圧を低減させるオフセット補償回路とを備え、
前記オフセット補償回路は、第１オートゼロ回路および第２オートゼロ回路を含み、
前記第１オートゼロ回路および前記第２オートゼロ回路の各々は、前記入力オフセット電圧をキャンセルするための補償信号をサンプリングするゼロフェーズと、前記補償信号により前記入力オフセット電圧をキャンセルした状態で前記演算増幅器に前記出力信号を増幅させる増幅フェーズとで動作するように構成され、
前記オフセット補償回路は、前記第１オートゼロ回路が前記増幅フェーズで動作し、前記第２オートゼロ回路が前記ゼロフェーズで動作する第１モードと、前記第１オートゼロ回路が前記ゼロフェーズで動作し、前記第２オートゼロ回路が前記増幅フェーズで動作する第２モードとに切り替わるように構成される、センサ増幅回路。
続きを表示（約 730 文字）【請求項２】
前記第１オートゼロ回路および前記第２オートゼロ回路の各々は、電流フィードバック計装増幅回路（Current Feedback Instrumentation Amplifier：ＣＦＩＡ）で構成されている、請求項１に記載のセンサ増幅回路。
【請求項３】
前記電流フィードバック計装増幅回路は、
複数の電流出力アンプ（Operational Transconductance Amplifier：ＯＴＡ）と、
前記補償信号をサンプリングするためのキャパシタとを含む、請求項２に記載のセンサ増幅回路。
【請求項４】
温度の影響を受けて変動する前記センサ回路の感度を補償する感度温度特性補償回路と、
温度の影響を受けて変動する前記センサ回路の入力オフセット電圧を補償するオフセット温度特性補償回路と、
前記センサ回路の利得を補償する利得補償回路と、
前記センサ回路から出力される信号の非線形歪みを補償するリニアリティ補償回路とをさらに備える、請求項１または請求項２に記載のセンサ増幅回路。
【請求項５】
前記センサ回路には、４つのセンサ素子がブリッジ接続されており、
前記演算増幅器は、前記センサ回路からの一対の出力信号の差電圧を増幅する、請求項１または請求項２に記載のセンサ増幅回路。
【請求項６】
前記センサ回路は、磁気センサ素子を含み、
前記磁気センサ素子は、トンネル型磁気抵抗（Tunneling Magneto-Resistive：ＴＭＲ）素子により構成される、請求項１または請求項２に記載のセンサ増幅回路。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、センサ増幅回路に関し、より特定的には、センサ増幅回路におけるオフセット補償の技術に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
センサ増幅回路の入力オフセット電圧を補償するための回路として、オートゼロ(Auto Zero）回路が知られている。オートゼロ(Auto Zero）回路を利用することによって、センサ増幅回路の入力オフセット電圧を低減させることができる。
【０００３】
特開平６－８５６６９号公報（特許文献１）には、オートゼロ回路の一例が示されている。特開平６－８５６６９号公報に記載のオートゼロ回路は、信号入力端子に向かう第１経路と、アースに向かう第２経路と、第１経路と第２経路と間で、アンプの入力側に接続する経路を切り替えるためのスイッチを備える。このオートゼロ回路は、アンプの入力側に接続する経路を第１経路と第２経路とに切り替えることを繰り返しつつ、入力電圧とアース電圧の差を測定値として出力することにより、オフセット補償を実現する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開平６－８５６６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、オートゼロ回路は、増幅回路の入力オフセット電圧を低減させるために、入力オフセット電圧を測定するオートゼロフェーズと、アンプとして動作する増幅フェーズとを有する。オート回路は、増幅フェーズにおいては信号を増幅することができるが、オートゼロフェーズにおいては信号を増幅することができない。したがって、オートゼロフェーズにおいては、増幅回路から信号が出力されない状態となる。この状態においては、センサ回路から出力されている信号がセンサ増幅回路で途絶えてしまう。
【０００６】
磁気センサなどのセンサ素子を用いたセンサ回路は、たとえば、電気自動車（Electric Vehicle：ＥＶ）あるいはハイブリッド車両（Hybrid Vehicle：ＨＶ）などの電動車両における電流センサとして用いられることがある。たとえば、このような用途においては、車両の操作性および安全性の観点から、センサ信号に追従して、途切れることなく、信号を出力できるセンサ増幅回路が必要とされる。しかしながら、従来のオートゼロ回路に関する技術では、そのようなセンサ増幅回路を提供することができなかった。
【０００７】
本開示は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、オートゼロ回路に関する技術を利用したオフセット補償を実現しつつも、センサ信号を途切れることなく出力可能なセンサ増幅回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示に係るセンサ増幅回路は、センサ回路からの出力信号を増幅するためのセンサ増幅回路であって、出力信号を増幅する演算増幅器と、演算増幅器の入力オフセット電圧を低減させるオフセット補償回路とを備え、オフセット補償回路は、第１オートゼロ回路および第２オートゼロ回路を含み、第１オートゼロ回路および第２オートゼロ回路の各々は、入力オフセット電圧をキャンセルするための補償信号をサンプリングするゼロフェーズと、補償信号により入力オフセット電圧をキャンセルした状態で演算増幅器に出力信号を増幅させる増幅フェーズとで動作するように構成され、オフセット補償回路は、第１オートゼロ回路が増幅フェーズで動作し、第２オートゼロ回路がゼロフェーズで動作する第１モードと、第１オートゼロ回路がゼロフェーズで動作し、第２オートゼロ回路が増幅フェーズで動作する第２モードとに切り替わるように構成される。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、オートゼロ回路に関する技術を利用したオフセット補償を実現しつつも、センサ信号を途切れることなく出力可能なセンサ増幅回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
センサ増幅回路１００を用いたセンサシステム１０の概略構成図である。
１組のオートゼロ回路１１１，１１２で構成されたオフセット補償回路１１０の具体例を説明するための図である。
図２に示されるオートゼロ回路１１１，１１２の詳細を説明するための図である。
オートゼロ回路１１１，１１２のスイッチ動作を説明するためのタイミングチャートである。
オフセット補償回路１１０の第１モードおよび第２モードを説明するための図である。
入力端子Ｔ１，Ｔ２への入力信号の一例を示す図である。
オートゼロ回路１１１から出力される信号の一例を示す図である。
オートゼロ回路１１２から出力される信号の一例を示す図である。
オフセット補償回路１１０から出力される信号の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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