[發(fā)明專利]旋轉(zhuǎn)角探測器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110220287.5
• 申請日: 2011-07-29
• 公開（公告）號: CN102346045A
• 公開（公告）日: 2012-02-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 原田智之
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社電裝
• 主分類號: G01D5/14
• 分類號: G01D5/14
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 陳松濤;王英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)角探測器，包括具有一對磁極的磁體轉(zhuǎn)子和傳感器芯片，傳感器芯片具有半導體襯底上的磁場探測元件。

背景技術(shù)

常規(guī)上，如對應于US-2009/0206827的日本專利No.4273363所述，一種旋轉(zhuǎn)角探測器包括具有四個或更多磁極(即，兩對或更多對磁極)的磁體轉(zhuǎn)子，以及用于探測由磁體轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁通的方向的第一和第二感測裝置。

第一和第二感測裝置中的每個都是具有固定層和可變層的自旋閥型巨磁致電阻效應元件。固定層的磁化方向被固定到特定方向?？勺儗拥拇呕较螂S著磁場方向而變化。巨磁致電阻效應元件具有這樣的特性：元件的電阻根據(jù)固定層的磁化方向和可變層的磁化方向(即磁場方向)之間的角度改變。在磁體轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一電角度(通過將旋轉(zhuǎn)角除以磁極對的數(shù)目計算出的角度)時，具有電阻器元件的感測裝置輸出與波形的一個周期對應的信號。例如，在磁體轉(zhuǎn)子包括兩對磁極且磁體轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一圈時，感測裝置輸出與兩個周期的波形對應的信號。

將解釋日本專利No.4273363中描述的旋轉(zhuǎn)角探測器。第一感測裝置包括兩個感測電橋X01、Y01，每個感測電橋都提供由四個電阻器元件構(gòu)成的全橋。第二感測裝置包括兩個感測電橋X02、Y02，每個都提供由四個電阻器元件構(gòu)成的全橋。全橋包括一對彼此串聯(lián)耦合的電阻器元件以及彼此串聯(lián)耦合的另一對電阻器元件。該對電阻器元件和另一對電阻器元件在電源和地之間彼此并聯(lián)耦合。于是，準備好每個完整的電橋(即，每個感測電橋X01、X02、Y01、Y02)。在一對電阻器元件的電源側(cè)上的電阻器元件中的固定層的磁化方向與另一對電阻器元件的電源側(cè)上的電阻器元件中的固定層的磁化方向相反。在一對電阻器元件的地側(cè)上的電阻器元件中的固定層的磁化方向與另一對電阻器元件的地側(cè)上的電阻器元件中的固定層的磁化方向相反。

感測電橋Y01的電阻器元件中固定層的磁化方向與磁體轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動方向平行。此外，感測電橋Y01的電阻器元件中固定層的磁化方向與感測電橋X01的電阻器元件中固定層的磁化方向垂直。感測電橋Y02的電阻器元件中固定層的磁化方向與磁體轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動方向平行。此外，感測電橋Y02的電阻器元件中固定層的磁化方向與感測電橋X02的電阻器元件中固定層的磁化方向垂直。布置感測電橋X01的電阻器元件中固定層的磁化方向和感測電橋X02的電阻器元件中固定層的磁化方向，以使相位相差90度的電角度。

第一感測裝置具有磁場敏感方向作為磁體轉(zhuǎn)子的參考。第一感測裝置相對于磁體轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角被定義為θ。在感測電橋X01根據(jù)cosθ項輸出探測信號時，感測電橋Y01根據(jù)-sinθ項輸出探測信號，因為感測電橋Y01的電阻器元件中固定層的磁化方向垂直于感測電橋X01的電阻器元件中固定層的磁化方向。

由于感測電橋X01的電阻器元件中固定層的磁化方向和感測電橋X02的電阻器元件中固定層的磁化方向被布置成使相位相差90度的電角度，所以感測電橋X02根據(jù)sinθ項輸出探測信號。由于感測電橋Y02的電阻器元件中固定層的磁化方向垂直于感測電橋X02的電阻器元件中固定層的磁化方向，所以感測電橋Y02根據(jù)cosθ項輸出探測信號。

取決于感測電橋X01、Y01的探測信號中的θ項的因子被定義為(X01θ，Y01θ)。(X01θ，Y01θ)等于(cosθ，-sinθ)。取決于感測電橋X02、Y02的探測信號中θ項的因子被定義為(X02θ，Y02θ)。(X02θ，Y02θ)等于(sinθ，cosθ)。于是，感測電橋X01、Y02的探測信號取決于cosθ項。感測電橋Y01、X02的探測信號取決于sinθ項。因此，感測電橋Y02的探測信號被反轉(zhuǎn)，從而獲得反轉(zhuǎn)的探測信號，將取決于感測電橋Y02的反轉(zhuǎn)探測信號中的θ項的因子定義為Y02θ’。在運算放大器計算(X01θ-Y02θ’)的差和(X02θ-Y01θ)的差時，獲得了每個探測信號中的cosθ值和sinθ值。在這里，在cosθ的值和sinθ的值中消除了具有相同相位的高頻噪聲。基于cosθ的值和sinθ的值，計算tanθ的值。然后，角度計算器利用反正切函數(shù)執(zhí)行計算，從而計算角度θ。

在這里，在芯片中形成與第二感測裝置不同的第一感測裝置。在這種情況下，旋轉(zhuǎn)角探測器包括多個芯片，使得探測器的制造成本很高。