磁阻传感器、梯度仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种磁阻传感器以及使用该磁阻传感器的梯度仪。
【背景技术】
[0002]磁阻传感器(Magnetic Resistance:以后简称为MR)传感器是低价格、小型、高灵敏度的传感器，因此被广泛用于非接触的转数检测、位置检测等。在MR传感器中，有巨磁阻(Giant Magnetoresistance:以后简称为GMR)传感器、隧道磁阻(Tunnel Magnetoresistance:以后简称为 TMR)传感器、各向异性磁阻(An-1sotropicMagnetoresistance:以后简称为AMR)传感器。
[0003]近年来，便携电话、PDA(个人数字助理)等便携设备正在普及，有时在该便携设备中内置使用了 MR传感器的方位传感器而作为利用GPS (全球定位系统)的位置信息的导航来使用。但是，在这些工业应用领域中的MR传感器的应用中，并不一定需要高灵敏度的磁检测技术。例如，方位传感器以地磁为基准检测绝对方位，因此不需要超高灵敏度的磁检测，在转数检测的编码应用、位置检测中，以磁铁等为基准信号，因此也不需要超高灵敏度的磁检测。
[0004]另一方面，近年来，在医疗现场开始使用检测由于生物体的心脏、脑的电活动所产生的微弱的低频的磁场(以后称为生物磁场)的心磁仪、脑磁仪这样的医疗设备。为了检测这些生物磁场，使用了超导量子干涉元件(Superconduct1n Quantum InterferenceDevice:以后称为SQUID)。SQUID是利用了超导现象的磁传感器，采用具有约瑟夫森结的构造。因此，SQUID需要使用致冷剂(液氦或液氮)进行冷却，并配置在贮存致冷剂的低温恒温器内部。并且，必须为不对SQUID内部的约瑟夫森结产生电磁影响的结构。这样，SQUID虽然是超高灵敏度的磁传感器，但存在处理繁杂，由于配置在低温恒温器内部因此难以使磁传感器充分接近生物体的问题等。
[0005]为了测定生物磁场，包含很多由生物体产生的信号成分的低频(100Hz以下、特别是30Hz以下)的MR传感器的灵敏度是重要的。在低频区域中决定灵敏度的噪声有白噪声和Ι/f噪声这2种。这2种噪声并非只被MR传感器产生的噪声所决定，而是根据与前置放大器噪声或其他动作电路的组合而被决定为系统噪声(灵敏度)。
[0006]在下述非专利文献2记载的与MR传感器的高灵敏度化有关的报告中，公开了对MR传感器反馈磁通的方法。在该文献中，记载了通过反馈方法来降低由MR传感器产生的热波动等Ι/f噪声。该文献的技术设想了在非破坏检查的领域中使用，其目的在于在苛刻的环境(高温等)中也使动作稳定。
[0007]在下述非专利文献I中，记载了向MR传感器施加置位/复位脉冲而使磁阻元件的磁化反转，对由此产生的交流信号进行检波，由此降低由MR传感器产生的Ι/f噪声。
[0008]在下述专利文献I中，如段落记载的那样，“以得到在对输出的零点偏移电压进行调整后灵敏度也不变动的磁场检测装置为目的”，公开了 “将并联连接了磁阻效应元件的元件群串联连接”的结构。专利文献I记载的结构谋求抑制灵敏度的变动，降低由MR传感器产生的ι/f噪声。
[0009]现有技术文献
[0010]专利文献
[0011]专利文献1:专利第4899877号公报
[0012]非专利文献
[0013]非专利文献I:Rev.Sc1.1nstrum.82，094703，2011
[0014]非专利文献2:Rev.Sc1.1nstrum.80，036102, 2009
【发明内容】
[0015]发明要解决的问题
[0016]上述各文献记载的技术都是只公开了着眼于仅由MR传感器产生的噪声的降低方法，而没有与系统噪声的降低有关的记载。进而，在上述各文献中，只公开了降低由MR传感器产生的Ι/f噪声，而没有明确记载降低作为基本的系统噪声的白噪声的方法，进而也没有记载与白噪声同时降低Ι/f噪声的方法。
[0017]另外，上述专利文献I所记载的并联连接磁阻元件的方法将许多磁阻元件并联连接为阵列状，因此需要细微加工，因此制造设备变得复杂，从生产率、成本的观点出发存在冋题。
[0018]本发明鉴于上述的问题而提出的，其目的在于，通过综合地降低MR传感器的噪声和动作电路部的噪声，同时降低Ι/f噪声和白噪声。
[0019]解决问题的方案
[0020]本发明的磁阻传感器具备多个磁阻传感器部，该磁阻传感器部具有连接了 4个磁阻元件的桥电路，各磁阻传感器部的输出相对于放大器电路的输入相互并联连接。
[0021]发明效果
[0022]根据本发明的磁阻传感器，能够通过简易的结构降低由MR传感器产生的噪声。
[0023]根据以下实施方式的说明，上述以外的问题、结构以及效果变得更加明确。
【附图说明】
[0024]图1是现有的MR传感器的电路图。
[0025]图2是实施方式I的MR传感器100的电路图。
[0026]图3是针对实施方式I的MR传感器100，表示实际的使用AMR传感器测定到的系统噪声的测定结果的图。
[0027]图4是例举磁阻传感器部105的配置的图。
[0028]图5是实施方式2的磁阻传感器100的电路图。
[0029]图6是针对实施方式2的MR传感器100表示实际的使用AMR传感器测定到的系统噪声的测定结果的图。
[0030]图7是实施方式3的MR传感器100的电路图。
[0031]图8是针对实施方式3的MR传感器100表示实际的使用AMR传感器测定到的系统噪声的测定结果的图。
[0032]图9是实施方式4的MR传感器100的电路图。
[0033]图10是针对实施方式4的MR传感器100表示实际的使用AMR传感器测定到的系统噪声的测定结果的图。
[0034]图11是实施方式5的MR传感器100的电路图。
[0035]图12是实施方式6的MR传感器100的电路图。
[0036]图13是实施方式7的MR传感器100的电路图。
[0037]图14是实施方式8的MR传感器100的电路图。
[0038]图15是实施方式9的梯度仪1500的结构的图。
【具体实施方式】
[0039]<现有的MR传感器>
[0040]图1是现有的MR传感器的电路图。现有的MR传感器由磁阻元件101_1、101_2、101-3、101-4构成桥电路(磁阻传感器部105)，根据因变动磁场而产生的微小的电阻变化来检测磁场。直流电源102施加直流电压作为桥电路105的驱动电路。前置放大器103对桥电路105的两端电压进行放大，从输出端子104输出。
[0041]关于图1所示的现有的MR传感器，认为MR传感器所具有的电阻成分所产生的热噪声(散射噪声)成为系统整体的大的噪声，难以高灵敏度地检测磁场。
[0042]<实施方式1>
[0043]图2是本发明的实施方式I的MR传感器100的电路图。
[0044]MR传感器100具备多个图1所示的磁阻传感器部105，将各磁阻传感器部105的输出相对于前置放大器103的输入相互并联连接。在图2中，例举了 4个磁阻传感器部105-1、105-2、105-3、105-4，但磁阻传感器部105的个数并不限于此。
[0045]在并联连接的磁阻传感器部105是N个的情况下，作为并联连接的磁阻传感器部105整体的实效电阻成为各个磁阻传感器部105的两端电阻的1/N。
[0046]根据下述公式I计算MR传感器100的热噪声Vr。k表示