专利名称：磁性传感器电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及探测磁性的磁性传感器电路。
背景技术：
随着便携通信设备等的小型化，具有折叠机构的设备日益增多。在检测折叠机构状态的方法中，有一种是采用磁铁和磁性传感器电路的。磁性传感器电路中，如果将磁性检测元件和信号处理电路一同构筑在采用硅基板的半导体IC上时， 一般都会选用霍尔元件作为磁性检测元件。图5为使用霍尔元件的磁性传感器电路图(参考专利文献l)。
图5的磁性传感器电路包括比较电路7和比较电路8，并构成为取得各自的输出逻辑和，其中，对于正方向贯穿霍尔元件1的磁通具有单调递增的关系的霍尔电压将会输入到带有磁滞功能的比较电路7，而对于反方向贯穿霍尔元件1的磁通具有单调递增的关系的霍尔电压将会输入到带有磁滞功能的比较电路8。因此，不管磁铁的磁极方向如何，都能检测到磁铁是否在临近位置。 图5的磁性传感器电路中，贯穿霍尔元件的磁通和输出信号间的关系如图6中所示。 专利文献1 :日本特开2005-260629号
发明内容
但是，以往的磁性传感器电路，因为采用了 2个结构上比比较电路还要复杂的带有磁滞功能的比较电路，所以电路规模变大，也成为了消耗电流增加或成本上升的因素。
本发明的提出是为了解决上述的课题，使用简单的电路来实现能抑制消耗电流增加或成本上升的磁性传感器电路。 本发明的磁性传感器电路包含霍尔元件；比较电路，用来比较霍尔电压和阈值电压，该霍尔电压对应于贯穿霍尔元件的磁通；输出逻辑决定电路，由比较电路的输出信号来决定磁性传感器电路的输出逻辑；阈值电压控制电路，通过输出逻辑决定电路所输出的数据信号来决定阈值电压；以及阈值电压输出电路，通过阈值电压控制电路所输出的数据信号来输出比较电路的阈值电压。[ooog](发明效果) 依据本发明的磁性传感器电路，无需使用2个复杂结构的带有磁滞功能的比较电路，而仅仅使用1个比较电路就能构成磁性传感器电路，从而提供能抑制消耗电流增加或成本上升的磁性传感器电路。
图1是表示本发明实施方式的磁性传感器电路的方框图。 图2是表示本发明的实施方式的磁性传感器电路的电路图。 图3是表示本发明的实施方式的磁性传感器电路的时钟信号说明图。
3
图4是表示本发明的实施方式的磁性传感器电路的阈值电压控制电路的动作说明图。 图5是传统磁性传感器电路的方框图。 图6是贯穿磁性传感器电路的霍尔元件的磁通和输出信号间的关系的说明图。
具体实施例方式(实施方式) 图1是本实施方式的磁性传感器电路的电路图。 本实施方式的磁性传感器电路具备比较电路11、输出逻辑决定电路12、阈值电压控制电路13以及阈值电压输出电路14。 对应于贯穿霍尔元件的磁通的霍尔电压会从没有图示的霍尔元件及放大电路供给输入端子IN。为了方便，在本实施方式中该霍尔电压会随着正方向(N极)贯穿霍尔元件的磁通的变大而变大。该霍尔电压被设定为，贯穿霍尔元件的磁通为零时设置成规定值。即，当贯穿霍尔元件的磁通为零时，放大霍尔电压的放大电路(未图示)的输出工作点设为为规定值。为了方便，在本实施方式中规定值被设定为电源电压Vdd的一半值，即为Vdd/2。
比较电路11 ，对输入端子IN的电压和阈值电压输出电路14输出的电压进行比较。输出逻辑决定电路12根据比较电路11的输出信号和时钟信号CLK1、2、3，将磁性传感器电路的输出信号输出到磁性传感器电路的输出端子OUT。再者，输出逻辑决定电路12输出成为用于决定阈值电压输出电路14的阈值电压的基础的数据信号。阈值电压控制电路13根据输出逻辑决定电路12所输出的数据信号和时钟信号CLK4，输出决定阈值电压输出电路14所输出的阈值电压的控制信号。阈值电压输出电路14根据阈值电压控制电路13的控制信号和时钟信号CLK1、2，向比较电路11输出适当的阈值电压。 图3为表示时钟信号CLK1、2、3、4之时序的波形图。时钟信号CLK1、2、3、4为依次
重复彼此间没有重叠的脉冲。这里将时钟信号CLK1在H(高电平)的期间定为第一期间，将时钟信号CLK2在H的期间定为第二期间，时钟信号CLK3在H的期间定为第三期间，时钟信号CLK4在H的期间定为第4期间。 在第一期间中，阈值电压输出电路14会输出高于Vdd/2并针对正方向(N极)磁
通的第一阈值电压，而输出逻辑决定电路12会闩锁比较电路11的输出逻辑。 在第二期间中，阈值电压输出电路14会输出低于Vdd/2并针对反方向(S极)磁
通的第二阈值电压，而输出逻辑决定电路12会闩锁比较电路11的输出逻辑。 在第三期间中，输出逻辑决定电路12会根据在第一期间中闩锁的比较电路11的
输出逻辑和在第二期间中闩锁的比较电路11的输出逻辑，来决定作为磁性传感器电路的
输出逻辑并将结果输出到磁性传感器电路的输出端子OUT。例如，正方向(N极)或者反方
向(S极)的磁通强的时候输出H，弱的时候输出L(低电平)。 在第四期间中，阈值电压控制电路13会根据输出逻辑决定电路12所输出的数据信号，向阈值电压输出电路14输出决定下一次第一期间中的第一阈值电压和下一次第二期间中的第二阈值电压的控制信号。 输出逻辑决定电路12、阈值电压控制电路13、阈值电压输出电路14，例如可以按照图2中所示的电路来实现。
输出逻辑决定电路12包括在第一期间闩锁比较电路11的输出逻辑的存储电路21 ;在第二期间中闩锁比较电路11的输出逻辑的存储电路22 ;比较电路23 ;根据第一期间闩锁的比较电路11的输出逻辑和第二期间闩锁的比较电路11的输出逻辑，来决定作为磁通磁性传感器电路的输出逻辑的比较电路23和OR电路24 ;以及闩锁OR电路24的输出并决定作为磁性传感器电路的输出逻辑的存储电路25。 阈值电压控制电路13包括由输出逻辑决定电路12所输出的数据信号，来生成用于决定下一次第一期间中的第一阈值电压和下一次第二期间中的第二阈值电压的数据信号的逻辑电路31 ;闩锁所述数据信号的存储电路32 ;存储电路33 ;存储电路34 ;以及存储
电路35。 阈值电压输出电路14包括由阈值电压控制电路13所输出的控制信号来进行导
通/截止(0n/0ff)控制(例如，控制信号为H时导通)的开关42、43、45及46 ;由时钟信
号CLK1来进行导通/截止控制的开关41 ;由时钟信号CLK2来进行导通/截止控制的开关
44 ;由这些开关来进行选择的成为Vthno电压值的电压源47、成为Vthnr电压值的电压源
48、成为Vthso电压值的电压源49、和成为Vthsr电压值的电压源50。 如上述的磁性传感器电路具有如下的动作而检测贯穿霍尔元件的磁通并输出检
测信号的功能。 当较强的正方向(N极)磁通贯穿霍尔元件时，会有比Vdd/2高很多的电压输入到端子IN。不管是在第一期间还是在第二期间，比较电路11都会输出H电平。存储电路21在第一期间中闩锁H电平并加以输出。存储电路22在第二期间中闩锁H电平并加以输出。0R电路24的输出会成为H电平，所以存储电路25会在第三期间中闩锁H电平并加以输出。即，当较强的正方向(N极)磁通贯穿霍尔元件时，磁性传感器电路会输出H电平。
当较强的反方向(S极)磁通贯穿霍尔元件时，会有比Vdd/2低很多的电压输入到端子IN。不管是在第一期间还是在第二期间，比较电路11都会输出L电平。存储电路21在第一期间中闩锁L电平并加以输出。存储电路22在第二期间中闩锁L电平并加以输出。0R电路24的输出会成为H电平，所以存储电路25会在第三期间中闩锁H电平并加以输出。即，当较强的反方向(S极)磁通贯穿霍尔元件时，磁性传感器电路会输出H电平。
当贯穿霍尔元件的磁通较弱，为零(或接近于零)时，会有Vdd/2(或接近Vdd/2)的电压输入到端子IN。比较电路11在第一期间中输出L电平，在第二期间中输出H电平。存储电路21在第一期间中闩锁L电平并加以输出。存储电路22在第二期间中闩锁H电平并加以输出。0R电路24的输出会成为L电平，所以存储电路25在第三期间中闩锁L电平并输出。即，贯穿霍尔元件的磁通为零时，磁性传感器电路会输出L电平。
接下来说明，让磁性传感器电路具有如图6所示的磁滞特性时的必要条件。所谓的必要条件是，下面的(1) (3)的3个条件。 (1)当较强的正方向(N极)磁通贯穿霍尔元件1并磁性传感器电路的输出端子0UT输出H电平时，在下一次第一期间和第二期间中，阈值电压输出电路14针对比较电路ll所输出的阈值电压是对应于各自正方向(N极)磁通BrpN及反方向(S极)磁通BopS大小的阈值电压，即Vthnr及Vthso。 (2)当较强的正方向(S极)磁通贯穿霍尔元件l并磁性传感器电路的输出端子0UT输出H电平时，在下一次第一期间和第二期间中，阈值电压输出电路14针对比较电路ll所输出的阈值电压是对应于各自正方向(N极)磁通BopN及反方向(S极)磁通BrpS大小的阈值电压，即Vthno及Vthsr。 (3)当较弱的磁通贯穿霍尔元件1并磁性传感器电路的输出端子OUT输出L电平时，在下一次第一期间和第二期间中，阈值电压输出电路14针对比较电路11所输出的阈值电压是对应于各自正方向(N极)磁通BopN及反方向(S极)磁通BopS大小的阈值电压，即Vthno及Vthso。 为了满足以上3个条件，图4中表示的是在图2的电路中逻辑电路31需要完成的真值表。逻辑电路31将存储电路21的输出信号xl和存储电路25的输出信号x2作为数据信号来输入，然后根据图4的真值表，来输出决定比较电路11阈值电压的数据信号yl、y2、y3及y4。 S卩，阈值电压控制电路13将输出逻辑决定电路12所输出的数据信号xl、 x2输入到其中，然后根据时钟信号CLK4，对阈值电压输出电路14输出数据信号yl、 y2、 y3及y4。阈值电压输出电路14会根据数据信号yl、y2、y3及y4，使开关42、43、44及45进行适当的导通/截止动作，从而决定比较电路11的阈值电压。如上根据磁性传感器电路的动作，可以具有如图6中所示的磁滞功能。 在此，图2的磁性传感器电路的电路图及图4的逻辑电路31的真值表为一个例子，本发明的磁性传感器电路并不限于这个电路及真值表。例如，可以用开关和电容构成的一般采样电路来取代存储电路21、22、25、32、33、34及35。还例如，输出逻辑决定电路12所输出的数据信号采用不同于图2中所示的数据信号时，只要针对逻辑电路31设定对应于那时的真值表即可。 另外，在本实施方式中，比较电路11会进行针对第一期间中的正方向(N极)磁通和第二期间中的反方向(S极)磁通的比较动作，但是如果进行相反的动作，即针对第一期间中的反方向(S极)磁通和第二期间中的正方向(N极)磁通进行比较动作时，也可以适当地调整输出逻辑决定电路12等的构成，来得到与本实施方式相同的效果，这是显而易见的。 另外，在本实施方式中，加到输入端子IN上的霍尔电压，会根据正方向(N极)贯
穿霍尔元件的磁通的增大而变大，但是如果设成根据反方向(S极)贯穿霍尔元件的磁通的
增大而变大，也可以适当地调整输出逻辑决定电路12等的构成，来得到与此实施方式相同
的效果。而且，本实施方式中的各种时钟信号，不仅可以通过与磁性传感器电路相同的器件
生成，也可以通过磁性传感器电路外部器件生成，对其生成没有进行限制。 另外，本实施方式中的各种电压源，可以是通过多个电阻对电源电压进行分压而
产生的，也可以是用其它方法生成的，对其没有进行限制。 如上所述，依据本发明的磁性传感器电路，在无需使用带有复杂结构的磁滞功能的比较电路的情况下，使用逻辑电路和开关就能实现磁性传感器电路。所以，比起以往的磁性传感器电路，不仅能縮小电路规模，而且可以消除消耗电流的增加或成本上升的问题。
产业上的利用可能性 使用霍尔元件的磁性传感器电路能够用于检测折叠机构的状态，因此也可以作为具有折叠机构的便携电话等便携通信设备的用途适用。
权利要求
一种探测磁性的磁性传感器电路，其特征在于包括霍尔元件；比较电路，比较霍尔电压和阈值电压，该霍尔电压对应于贯穿所述霍尔元件的磁通；输出逻辑决定电路，由所述比较电路的输出信号决定磁性传感器电路的输出逻辑；阈值电压控制电路，由所述输出逻辑决定电路所输出的信号决定所述阈值电压；以及阈值电压输出电路，通过所述阈值电压控制电路所输出的信号来切换阈值电压并输出至所述比较电路，所述阈值电压输出电路通过切换阈值电压并输出至所述比较电路，获得磁滞功能。
2. 如权利要求1所述的磁性传感器电路，其中，所述输出逻辑决定电路、所述阈值电压控制电路、所述阈值电压输出电路是根据时钟信号来动作的。
3. 如权利要求2所述的磁性传感器电路，其中，所述输出逻辑决定电路包括第一存储电路，根据第一时钟信号存储第一方向的磁性强弱判断结果；第二存储电路，根据第二时钟信号存储第二方向的磁性强弱判断结果；以及第三存储电路，根据第三时钟信号存储由所述第一及第二存储电路中存储的、第一方向的磁性强弱判断结果及第二方向的磁性强弱判断结果来决定的磁性传感器电路的输出逻辑。
4. 如权利要求3所述的磁性传感器电路，其中，所述输出逻辑决定电路将所述第一存储电路或所述第二存储电路的信号、所述第三存储电路的信号输出到所述阈值电压控制电路。
5. 如权利要求2所述的磁性传感器电路，其中，所述阈值电压控制电路根据所述第一存储电路或所述第二存储电路的信号和所述第三存储电路的信号来决定所述阈值电压，再根据第四时钟信号向所述阈值电压输出电路输出。
6. 如权利要求2所述的磁性传感器电路，其中，所述阈值电压输出电路根据第一时钟信号向比较电路输出针对第一方向磁性的阈值电压，根据第二时钟信号向比较电路输出针对第二方向磁性的阈值电压。
7. 如权利要求1所述的磁性传感器电路，其中，在所述贯穿磁通为零时，对应于贯穿所述霍尔元件的磁通的霍尔电压等于电源电压的一半的电压。
8. 如权利要求2所述的磁性传感器电路，其中，所述时钟信号是利用与磁性传感器电路相同的器件来生成的。
9. 如权利要求项l所述的磁性传感器电路，其中，所述阈值电压是通过多个电阻对电源电压进行分压而生成的。
全文摘要
本发明提供一种电路规模小且抑制消耗电流的增加或成本上升的磁性传感器电路。此磁性传感器电路包含霍尔元件；比较电路，用来比较霍尔电压和阈值电压，该霍尔电压对应于贯穿霍尔元件的磁通；输出逻辑决定电路，由比较电路的输出信号来决定磁性传感器电路的输出逻辑；阈值电压控制电路，通过输出逻辑决定电路所输出的数据信号来决定阈值电压；以及阈值电压输出电路，通过阈值电压控制电路所输出的数据信号来输出比较电路的阈值电压。
文档编号G01R33/07GK101779137SQ20088010354
公开日2010年7月14日 申请日期2008年3月13日 优先权日2007年8月21日
发明者杉浦正一 申请人:精工电子有限公司