专利名称：偏置消除电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于调整霍尔元件的输出等的偏置消除电路。
背景技术：
近几年，在数码相机或数码摄像机等摄像装置中，通过使这些装置所具备的摄像 元件的像素数增加来实现高图像质量。另一方面，作为实现摄像装置的高图像质量的其他 方法，为了防止由于持有摄像装置的手的抖动而产生的被摄体的模糊，希望摄像装置装载 具备手抖补偿功能的防振控制电路。手抖补偿的防振控制电路接收来自陀螺传感器的信号，并根据该信号来驱动透镜 或摄像元件等光学零件，以防止被摄体的模糊，其中该陀螺传感器检测因为摄像装置的振 动而产生的角速度成分。由此，即使摄像装置振动，也不会在所取得的视频信号中反映出振 动的成分，可以取得无像模糊现象的高图像质量的视频信号。此时，为了检测被驱动的透镜等光学零件的位置而利用霍尔元件。如图8所示，霍 尔元件10的等效电路可以表示为电阻Rl R4的桥接电路。因此，根据施加电源电压Vcc 的端子或获得输出信号的端子的组合，霍尔元件10的输出信号会受到各电阻的偏差的影 响而包含偏置成分。因此，利用按照在霍尔元件10中流动的电流相差90°的方式施加电压，并对各个 输出电压进行相加运算后进行平均化的偏置消除电路。若使霍尔元件10中流动的电流变 化90°，则因为霍尔元件10的输出电压的偏置产生于反方向，故霍尔元件10的输出电压的 偏置值被消除。在现有的偏置消除电路中，是以在第一状态与第二状态下霍尔元件的等效电路中 的电阻Rl R4不发生变化为前提的。然而，在通常的霍尔元件中，电阻Rl R4中会产生电压依存性。如图9所示，电 阻Rl R4被表示为将P型基板接地的N型半导体元件。如图9所示，在将端子A接地、在 端子B上施加Vcc、在端子D上施加Vcc/2的情况下，元件内形成的耗尽层(沟道)X的深度 会存在差异，在电阻Rl R4中产生电压依存性。也就是说，根据施加在端子A D上的电 压的组合，电阻Rl R4的值会发生变动。这种情况下，在现有的偏置消除电路中无法正确地消除霍尔元件的输出电压的偏置值。
发明内容
本发明的一种形态为霍尔元件的偏置消除电路，其特征在于按照所述霍尔元件 中流动的电流每90°切换一次的方式，从4个方向自外部施加电压，设为第一 第四状态， 对所述第一 第四状态中的所述霍尔元件的输出电压进行平均化。更具体的是，例如优选具备第一开关元件组，其将上述霍尔元件的4个端子分别 以排他的方式切换连接到电源电压、基准电压以及输出端上，以设为上述第一 第四状态；放大部，其对上述第一 第四状态的每个状态下连接到上述输出端的上述霍尔元件的输出 电压进行放大，然后从输出端输出；第二开关元件组，其按照上述第一 第四状态的每个状 态分别将上述放大部的输出端连接到不同的电容器上；和第三开关元件组，其连接上述电 容器各自的端子，使上述电容器各自的充电电压被相加后输出。(发明效果)根据本发明，可以正确地消除霍尔元件的输出电压的偏置值。
图1是表示本发明实施方式中的偏置消除电路的构成的图；图2是表示本发明实施方式中的偏置消除电路的第一状态的图；图3是表示本发明实施方式中的偏置消除电路的第二状态的图；图4是表示本发明实施方式中的偏置消除电路的第三状态的图；图5是表示本发明实施方式中的偏置消除电路的第四状态的图；图6是表示本发明实施方式中的偏置消除电路的输出状态的图；图7是表示本发明实施方式中的偏置消除电路的作用的图；图8是表示现有的偏置消除电路的构成的图；图9是说明霍尔元件的输出电压的偏置值的电压依存性的图。图中10-霍尔元件，12-放大电路，12a、12b-运算放大器，14-平均化电路， 14a-运算放大器，100-偏置消除电路。
具体实施例方式图1表示霍尔元件的偏置消除电路(0C电路)100的基本构成。偏置消除电路100 构成为包括霍尔元件10、放大电路12及平均化电路14。霍尔元件10可以表示为电阻Rl R4的桥接电路。电阻Rl R4上连接有将电 阻Rl R4的连接点A D切换为电源电压Vcc、接地或输出的开关元件Sl S12。放大电路12构成为包括运算放大器12a、12b。运算放大器12a对输入到非反相输 入端子(+)的电压进行放大后输出。运算放大器12b对输入到非反相输入端子(+)的电压 进行放大后输出。平均化电路14构成为包括开关元件S13 S30、电容器Cl C4以及运算放大器 14a(施密特缓存器型也可以)。如图1所示，开关元件S13 S30将运算放大器12a、12b 的输出端子、电容器Cl C4的端子、运算放大器14a的输入端子的任意之间相互连接。以下，对偏置消除电路100的动作进行说明。偏置消除电路100通过切换如下所述 的第一状态 第四状态及输出状态，从而将霍尔元件10的输出电压的偏置值消除后输出。首先，如图2所示，通过对开关元件Sl S30进行接通/关断控制，从而将偏置消 除电路100设为第一状态。通过接通开关元件Sl并关断开关元件S2、S3，从而在电阻R1、 R3的连接点A上施加电源电压Vcc，通过接通开关元件S5并关断开关元件S4、S6，从而将 电阻R2、R4的连接点B接地，通过接通开关元件S9并关断开关元件S7、S8，从而将电阻 、 R2的连接点C连接到运算放大器12b的非反相输入端子(+)，通过接通开关元件S12并关 断开关元件S10、S11，从而将电阻R3、R4的连接点D连接到运算放大器12a的非反相输入端子(+)。另外，通过接通开关元件S13 S30中的开关元件S14、S16，并且关断其他开关 元件，从而将运算放大器12a的输出连接到电容器Cl的正端子，将运算放大器12b的输出 连接到电容器Cl的负端子，成为利用运算放大器12a、12b的输出电压对电容器Cl进行充 电的状态。将该状态设为第一状态。接着，如图3所示，通过对开关元件Sl S30进行接通/关断控制，从而将偏置消 除电路100设为第二状态。通过接通开关元件S3并关断开关元件Si、S2，从而将电阻R1、 R3的连接点A连接到运算放大器12a的非反相输入端子(+)，通过接通开关元件S6并关断 开关元件S4、S5，从而将电阻R2、R4的连接点B连接到运算放大器12b的非反相输入端子 (+)，通过接通开关元件S8并关断开关元件S7、S9，从而将电阻Rl、R2的连接点C接地，通 过接通开关SlO并关断开关元件Sll、S12，从而在电阻R3、R4的连接点D上施加电源电压 Vcc0另外，通过接通开关元件S13 S30中的开关元件S13、S15，并且关断其他开关元件， 从而将运算放大器12a的输出连接到电容器C2的负端子，将运算放大器12b的输出连接到 电容器C2的正端子，成为利用运算放大器12a、12b的输出电压对电容器C2进行充电的状 态。将该状态设为第二状态。接下来，如图4所示，通过对开关元件Sl S30进行接通/关断控制，从而将偏置 消除电路100设为第三状态。通过接通开关元件S2并关断开关元件Sl、S3，从而将电阻Rl、 R3的连接点A接地，通过接通开关元件S4并关断开关元件S5、S6，从而在电阻R2、R4的连 接点B上施加电源电压Vcc，通过接通开关元件S9并关断开关元件S7、S8，从而将电阻R1、 R2的连接点C连接到运算放大器12b的非反相输入端子(+)，通过接通开关元件S12并关 断开关元件S10、S11，从而将电阻R3、R4的连接点D连接到运算放大器12a的非反相输入 端子(+)。另外，通过接通开关元件S13 S30中的开关元件S17、S19，并且关断其他开关 元件，从而将运算放大器12a的输出连接到电容器C3的负端子，将运算放大器12b的输出 连接到电容器C3的正端子，成为利用运算放大器12a、12b的输出电压对电容器C3进行充 电的状态。将该状态设为第三状态。接着，如图5所示，通过对开关元件Sl S30进行接通/关断控制，从而将偏置消 除电路100设为第四状态。通过接通开关元件S3并关断开关元件Si、S2，从而将电阻R1、 R3的连接点A连接到运算放大器12a的非反相输入端子(+)，通过接通开关元件S6并关断 开关元件S4、S5，从而将电阻R2、R4的连接点B连接到运算放大器12b的非反相输入端子 (+)，通过接通开关元件S7并关断开关元件S8、S9，从而在电阻R1、R2的连接点C上施加电 源电压Vcc，通过接通开关元件Sll并关断开关元件S10、S12，从而将电阻R3、R4的连接点 D接地。另外，通过接通开关元件S13 S30中的开关元件S18、S20，并且关断其他开关元 件，从而将运算放大器12a的输出连接到电容器C4的正端子，将运算放大器12b的输出连 接到电容器C4的负端子，成为利用运算放大器12a、12b的输出电压对电容器C4进行充电 的状态。将该状态设为第四状态。由此，针对霍尔元件10切换第一 第四状态，对于霍尔元件10的4个端子而言， 以间隔90°的4个方向(360° )的霍尔电压Vl V4分别对电容器Cl C4进行充电。而 且，通过将偏置消除电路100设为输出状态，从而对电容器Cl C4的充电电压Vl V4进 行平均化，消除霍尔元件10的输出电压的偏置值后输出。在输出状态下，如图6所示，关断开关元件S13 S20来切断运算放大器12a、12b和电容器Cl C4。再有，通过接通开关元件S21 S30，从而将电容器Cl C4的负端子 共同连接到运算放大器14a的输入端子的一端上，将电容器Cl C4的正端子共同连接到 运算放大器14a的输入端子的另一端上。由此，电容器Cl C4的充电电压Vl V4被平 均化后从运算放大器14a的输出端子输出。另外，在运算放大器14a为施密特缓存器型的 情况下，根据2个输入端的大小关系，切换高电平输出和低电平输出后进行输出。接着，参照图7，对基于偏置消除电路100的霍尔元件10的输出电压的偏置值被消 除的作用进行说明。图7(a)表示将偏置消除电路100切换到第一状态时的霍尔元件10的等效电路。 在第一状态下，电阻R1、R3为高电压侧(电源电压Vcc侧)，电阻R2、R4为低电压侧(接地 侧)。此时，电阻Rl、R3根据其电压依存性而成为Rl = rl+α、R3 = r3+a，电阻R2、R4根 据其电压依存性而成为R2 = r2_a、R4 = r4_a。因此，可以用公式(1)表示电容器Cl中 蓄积的电压VI。其中，将没有电压依存性的偏置值表示为Voff。(公式1) 图7(b)表示将偏置消除电路100切换到第二状态时的霍尔元件10的等效电路。 在第二状态下，电阻R3、R4为高电压侧(电源电压Vcc侧)，电阻R1、R2为低电压侧(接地 侧)。此时，电阻R3、R4根据其电压依存性而成为R3 = r3+a、R4 = r4+a，电阻Rl、R2根 据其电压依存性而成为Rl = rl-a、R2 = r2_ a。因此，可以用公式⑵表示电容器C2中 蓄积的电压V2。其中，将没有电压依存性的偏置值表示为Voff，由于是旋转了 90°的状态， 故符号与第一状态相反。(公式2) 图7(c)表示将偏置消除电路100切换到第三状态时的霍尔元件10的等效电路。 在第三状态下，电阻R2、R4为高电压侧(电源电压Vcc侧)，电阻R1、R3为低电压侧(接地 侧)。此时，电阻R2、R4根据其电压依存性而成为R2 = r2+a、R4 = r4+a，电阻Rl、R3根 据其电压依存性而成为Rl = rl-a、R3 = r3_ a。因此，可以用公式(3)表示电容器C3中 蓄积的电压V3。其中，将没有电压依存性的偏置值表示为Voff。(公式3)V 3=( Γ 1 ---Γ 3~a Vc C+Vo f f ■·· (3)
I r 1 + r 2 r 3 + r 4 J图7(d)表示将偏置消除电路100切换到第四状态时的霍尔元件10的等效电路。 在第四状态下，电阻R1、R2为高电压侧(电源电压Vcc侧)，电阻R3、R4为低电压侧(接地 侧)。此时，电阻Rl、R2根据其电压依存性而成为Rl = rl+a、R2 = r2+a，电阻R3、R4根 据其电压依存性而成为R3 = r3_a、R4 = r4_ a。因此，可以用公式(4)表示电容器C4中 蓄积的电压V4。其中，将没有电压依存性的偏置值表示为Voff，由于是旋转了 90°的状态， 故符号与第三状态相反。(公式4)
因此，可以用公式(5)来表示对电压Vl V4进行相加并平均化后的电压Vout。 在电压Vout中，表示霍尔元件10的输出电压的偏置值的电压依存性的α及电压Voff被 消除。(公式δ) 如上所述，根据本实施方式的偏置消除电路100，能够适当地消除霍尔元件10的 输出电压中的偏置值。即，存在电压依存性的偏置值及没有电压依存性的偏置值均可消除。
权利要求
一种偏置消除电路，该偏置消除电路是霍尔元件的偏置消除电路，其特征在于，按照将所述霍尔元件中流动的电流每90°切换一次的方式，从四个方向自外部施加电压，从而设为第一至第四状态，对所述第一至第四状态中的所述霍尔元件的输出电压进行平均化。
2.根据权利要求1所述的偏置消除电路，其特征在于，该偏置消除电路包括第一开关元件组，其将所述霍尔元件的四个端子分别以排他的方式切换连接到电源电 压、基准电压以及输出端上，以设为所述第一至第四状态；放大部，其对所述第一至第四状态的每个状态下连接到所述输出端的所述霍尔元件的 输出电压进行放大，然后从输出端输出；第二开关元件组，其在所述第一至第四状态下，分别将所述放大部的输出端连接到不 同的电容器上；和第三开关元件组，其连接所述电容器各自的端子，使所述电容器各自的充电电压被相 加后输出。
全文摘要
本发明提供一种偏置消除电路。在霍尔元件(10)的偏置消除电路(100)中，按照将霍尔元件(10)中流动的电流每90°切换一次的方式，从四个方向自外部施加电压，从而设为第一至第四状态，对第一至第四状态中的霍尔元件(10)的输出电压进行平均化。因此，可以正确消除霍尔元件的输出电压的偏置值。
文档编号G03B5/00GK101923266SQ20101018937
公开日2010年12月22日 申请日期2010年5月24日 优先权日2009年6月8日
发明者仲井尊久, 寺泽博则, 小川隆司 申请人:三洋电机株式会社;三洋半导体株式会社