信号传输装置的制作方法
专利名称：信号传输装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及信号传输装置，该信号传输装置将输入信号从输入端子对传输到与该输入端子对电绝缘的输出端子对。具体地，本发明涉及在信号传输过程中能够降低外部噪声磁场的影响的信号传输装置。
背景技术：
公知用于将信号从输入端子对传输到与该输入端子电绝缘的输出端子对的信号传输装置。其中一种这样的信号传输装置是一种使用线圈以及与该线圈电绝缘但又与该线圈磁耦合的磁传感器来传输信号的装置。
这种装置的代表性示例是变压器。变压器具有连接到输入端子对的输入侧线圈，和连接到输出端子对的输出侧线圈。输入侧线圈和输出侧线圈彼此电绝缘，但又彼此磁耦合。通过变压器的电磁感应，在输入端子对和输出端子对之间没有电连接的情况下，从输入端子对输入到输入侧线圈的信号能够传输到输出端子对。
存在其中输出信号的电压水平不同于输入信号的电压水平的变压器。也有诸如脉冲变压器的变压器，其中输出信号的电压水平和输入信号的电压水平相同。
将信号从输入端子对传输到与输入端子对电绝缘的输出端子对的信号传输装置还能够通过使用用于响应于作用磁场而输出信号的诸如霍耳元件或者磁阻元件的元件，而不是使用变压器的输出侧的线圈来实现。
在本说明书中，信号传输装置中在电绝缘的状态下经由磁场传输信号的部分称为“信号传输部分”。变压器是信号传输部分的示例。而且，在信号传输装置中，响应于作用磁场而输出信号的部分通称为“磁传感器”。磁传感器的示例是输出侧线圈和能够代替输出侧线圈使用的霍耳元件或者磁阻元件。输出侧线圈可以称为“检测线圈”。由磁传感器输出的信号可以称为“检测信号”。在信号传输装置中，基于由磁传感器输出的检测信号响应于输入到输入端子对的信号而输出信号的部分称为“信号输出部分”。
即使仅仅是诸如变压器的信号传输部分也能够将信号从输入端子对传输到与输入端子对电绝缘的输出端子。然而，当装置经由磁场传输信号时，磁传感器不仅检测到由输入侧线圈产生的磁场，还检测到外部噪声磁场。外部噪声磁场例如是由其它设备或者电路产生的磁场，或者由地磁引起的磁场。由信号传输部分的磁传感器输出的检测信号包括由输入侧线圈产生的磁场所导致的信号(应该被传输)，和由外部噪声磁场导致的信号(不应该被传输)。在其中使用线圈和磁传感器(两者彼此磁耦合但又彼此电绝缘)传输信号的信号传输装置中，降低由外部噪声磁场引起的噪声信号是重要的。
在本说明书中，包含在由信号传输部分的磁传感器输出的检测信号中的“本质上应该传输的信号”以下称为“基本信号”。包含在检测信号中并且由噪声磁场引起的“不应该传输的信号”以下称为“噪声信号”。
日本专利申请早期公开No.2005-51021公开了一种降低包含在从变压器的输出侧线圈输出的检测信号中的噪声信号的信号传输装置的示例。在这信号传输装置中，虚设线圈布置在变压器的输出侧线圈附近。在从变压器的输出侧线圈输出的检测信号中，噪声信号叠加到基本信号中。虚设线圈仅仅输出由噪声磁场产生的噪声信号。通过确定从变压器的输出侧线圈输出的检测信号和由虚设线圈输出的噪声信号之间的差，能够从变压器的输出侧线圈输出的检测信号中降低噪声信号。
发明内容
在日本专利申请早期公开No.2005-51021中公开的信号传输装置中，通过提供虚设线圈，降低了从变压器的输出侧线圈输出的检测信号中的噪声信号。
然而，如果将信号传输装置置于存在强噪声磁场的环境(例如，IGBT附近)中，包含在输出侧线圈的检测信号中的基本信号和噪声信号之比(通常称为“S/N比”)会降低。当S/N比降低时，由虚设线圈输出的噪声信号和包含在由信号传输部分输出的检测信号中的噪声信号之间的轻微的差异变得明显。因而，输入到信号传输装置的输入端子对中的输入信号不能精确地传输到输出端子对。
因而，期望一种当输入到输入端子对中的信号传输到与输入端子电绝缘的输出端子对时，有效地降低外部噪声磁场影响的信号传输装置。
本发明的信号传输装置包括线圈对和分别与线圈电绝缘但又磁耦合的磁传感器对。每个线圈分别响应于施加在输入端子对之间的信号(输入信号)产生磁场。线圈对布置成当在输入端子对之间施加输入信号时，由其中一个线圈产生的磁场的方向与由另一个线圈产生的磁场方向相反。
此外，噪声磁场以大致均匀的方式作用在磁传感器对上。因而，在由其中一个线圈产生的磁场方向与噪声磁场方向相同的情况下，由另一个线圈产生的磁场方向与噪声磁场方向相反。因而，包含在其中一个磁传感器的检测信号中的基本信号的极性和噪声信号的极性之间的关系与包含在另一个磁传感器的检测信号中的基本信号的极性和噪声信号的极性之间的关系相反。
此处，“信号极性”的意思是信号水平的波动(增大或者减小)方向。例如，当一个信号水平增大同时另一个信号水平也增大时，这两个信号的极性表示为“相同”。或者，两个信号表示为具有“相同的极性”。换言之，“相同的极性”意思是两个信号的每一个的水平都相对于时间同时增大和减小。
而且，例如在一个信号增大而另一个信号减小的情况下，两个信号表示为具有彼此相反的极性。或者，该信号表示为具有“相反的极性”。换言之，“相反的极性”意思是相对于时间，其中一个信号的正或者负的波动与另一个信号的正的或者负的波动相反。
例如，在本发明中，当其中一个磁传感器的检测信号的电压水平等于+6V(包括等于+1V的噪声信号和等于+5V的基本信号)时，另一个磁传感器的检测信号的电压水平等于+4V(包括等于-1V的噪声和等于+5V的基本信号)。因而，通过将两个磁传感器的检测信号叠加在一起获得具有+10V的电压水平。在所获得的+10V的信号中，包含在两个磁传感器的检测信号中的噪声信号抵消，基本信号的水平相对于原来的基本信号的水平加倍。结果，基本信号的幅度随着噪声信号的幅度减小而增大，因而，显著提高了S/N比。
在本发明中，当磁传感器对的检测信号叠加在一起时，能够获得其中噪声信号被抵消和基本信号水平被加倍的信号。通过产生这样的信号，由信号传输装置输出的信号具有对应于输入信号的增大的基本信号和噪声信号S/N比。通过使用上述本发明的原理，能够实现有效地减小噪声磁场的影响的信号传输装置。
取决于磁传感器的布置或者连接，包含在由磁传感器对输出的检测信号中的基本信号的极性彼此相反，并且能够获得具有相同极性的噪声信号。在这情况下，通过从另一个磁传感器的检测信号减去其中一个磁传感器的检测信号，能够获得相同的效果。
叠加由磁传感器对输出的检测信号与使其中一个检测信号的水平反向(从正到负，或者从负到正)、然后从另一个检测信号中减去所得到的反向检测信号相同。因而，通过将两个检测信号叠加在一起或者从另一个检测信号减去其中一个检测信号，能够获得两个检测信号之间的差。
本发明的信号传输装置具有输出端子对、输出端子对、线圈对、磁传感器对和信号输出部分。
输入信号输入到输入端子对中。输出端子对与输入端子对电绝缘。每个线圈连接在输入端子对之间。每个线圈响应于在输入端子对之间施加的输入信号而分别产生磁场。线圈对布置成由其中一个线圈产生的磁场方向与由另一个线圈产生的磁场方向相反。每个磁传感器唯一地对应于其中一个线圈。每个磁传感器与相应的线圈电绝缘，但又与其磁耦合。每个磁传感器检测由相应的线圈产生的磁场。每个磁传感器响应于所检测的磁场输出检测信号。
信号输出部分向输出端子对输出输出信号。输出信号对应于由磁传感器对输出的检测信号对之间的差。
磁传感器对可以从以下组成的项中选择检测线圈对、霍耳元件对和磁电阻对(磁阻元件)。
为了布置线圈对，使得由其中一个线圈产生的磁场方向与由另一个线圈产生的磁场方向相反，具有相同性能的线圈对可以例如串联或者并联连接在输入端子对之间。接着，线圈对可以布置成在保持每个线圈的轴向方向平行的同时彼此相反。换言之，线圈对可以反串联或者反并联布置，使得每个线圈的轴线方向平行布置。
或者，如果其中一个线圈的缠绕方向与另一个线圈的缠绕方向相反，则还可实现线圈对的布置使得由其中一个线圈产生的磁场方向与由另一个线圈产生的磁场方向相反。在这种情况下，线圈对布置成其轴线方向保持平行，并且线圈对可以正串联或者正并联连接。关于本申请，“正串联”等术语定义如下。每个线圈绕组具有输入端子和输出端子。“正串联”意思是为了串联连接线圈对，其中一个线圈的输出端子连接到另一个线圈的输入端子。“反串联”意思是为了串联连接线圈对，其中一个线圈的输出端子连接到另一个线圈的输出端子。“正并联”的意思是为了并联连接线圈对，其中一个线圈的输入端子连接到另一个线圈的输入端子，并且前一线圈的输出端子连接到后一线圈的输出端子。“反并联”的意思是为了并联连接线圈对，其中一个线圈的输入端子连接到另一个线圈的输出端子，并且前一线圈的输出端子连接到后一线圈的输入端子。以此方式，术语“正串联”、“反串联”、“正并联”和“反并联”取决于每个线圈绕组的两个端子的配置。因而，在本说明书中，“串联”意指“正串联”和“反串联”两者。类似地，“并联”意指“正并联”和“反并联”两者。而且，术语“反串联”等不仅可应用于线圈而且还可应用于具有不同特性的两个端子(例如，接地端子和信号输出端子)的其它元件(例如，霍耳元件)。
根据上述信号传输装置，当在输入端子对之间输入输入信号时，由其中一个线圈产生的磁场的方向与由另一个线圈产生的磁场的方向相反。每个线圈借助于输入信号而产生的磁场被称为“基本磁场”。由其中一个线圈产生的基本磁场方向与由另一个线圈产生的基本磁场方向相反。因而，作用在其中一个磁传感器上的基本磁场的方向和作用在另一个磁传感器上的基本磁场的方向相反。
另一方面，外部噪声磁场以大致统一的方向作用在磁传感器对上。因而，作用在其中一个磁传感器上的外部噪声磁场的方向与作用在另一个磁传感器上的外部噪声磁场的方向相同。
每个磁传感器均检测基本磁场和外部噪声磁场两者，并且响应于所检测的磁场输出检测信号。因而，在包含在其中一个磁传感器的检测信号中的基本信号和噪声信号具有相同极性的情况下，包含在另一个磁传感器的检测信号中的基本信号和噪声信号具有相反极性。
信号输出部分确定磁传感器对的检测信号之间的差。通过基于上述极性之间的关系确定检测信号之间的差，能够获得其中噪声信号被抵消和基本信号水平相对于原来的基本信号水平加倍的信号。因而，由信号传输装置确定的信号是具有高S/N比的信号。结果，可以在输入端子对和输出端子对之间没有电连接的情况下实现减少外部噪声磁场的影响和将输入到输入端子对中的信号传输到输出端子对的信号传输装置。
信号输出部分响应于检测信号之间的差输出输出信号。优选地，信号输出部分输出与检测信号之间的差成比例的输出信号。
应该注意，优选地，由磁传感器对输出的检测信号被降低一半，并且被输入到信号输出部分。通过将由磁传感器对输出的检测信号减少一半，可以获得具有与输入信号相同的幅度、且其中噪声信号与基本信号比降低(即，信号具有高S/N比)的信号。
在本发明的信号传输装置中，可以设置磁传感器对，以在作用在其中一个磁传感器上的磁场方向与作用在另一个磁传感器上的磁场方向相同时，输出具有相同极性的检测信号对。这样的布置被称为“布置A”。在布置A中，包含在磁传感器的检测信号中的基本信号(由基本磁场引起)具有相反的极性。另一方面，包含在磁传感器的检测信号中的噪声信号(由以统一方向作用在磁传感器对上的外部噪声磁场引起)具有相同的极性。因而在这种情况下，可以设置信号输出部分，以从另一个磁传感器的检测信号减去其中一个磁传感器的检测信号，并由此将相减所得的结果作为输出信号输出。输出信号是其中包含在每个检测信号中的噪声信号被抵消，并且基本信号的水平相对于输入信号的水平加倍的信号。
应该注意，信号输出部分可以使用例如减法放大器来从另一个磁传感器的检测信号减去其中一个磁传感器的检测信号。
相反，还可以设置磁传感器对，以在作用在其中一个磁传感器上的磁场方向与作用在另一个磁传感器上的磁场方向相同时，输出具有相反极性的检测信号对。这样的布置被称为“布置B”。在布置B中，在检测信号对中的基本信号具有相同的极性。另一方面，在检测信号对中的噪声信号具有相反的极性。因而在这种情况下，可以设置信号输出部分以将检测信号对叠加在一起，然后将叠加结果输出。在这种情况下，输出信号也是其中包含在每个磁传感器对的检测信号中的噪声信号被抵消，并且基本信号的水平相对于输入信号的水平加倍的信号。
在布置A和布置B中，优选地，磁传感器对可以包括霍耳元件对。还优选地，磁传感器对可以包括检测线圈对。在任一种情况下，可以在没有减法放大器的情况下设置从另一个磁传感器的检测信号减去其中一个磁传感器的检测信号的信号输出部分。
霍耳元件是对应于作用在其上的磁场而输出电压的元件。由霍耳元件输出的电压对应于“由磁传感器输出的检测信号”。
在利用布置A的情况下，信号输出部分可以包括并联连接的霍耳元件对。霍耳元件对反并联连接在输出端子对之间。而且，信号输出部分还可以包括串联连接的霍耳元件。霍耳元件对反串联连接在输出端子对之间。在利用布置B的情况下，信号输出部分可以包括串联连接的霍耳元件。霍耳元件对正串联连接在输出端子对之间。在任何一种情况下，在输出端子对之间输出对应于霍耳元件对的输出电压之间的差的电压。
当检测线圈对用作磁传感器对时，每个检测线圈(外侧线圈)和相应输入侧线圈形成变压器。
在利用布置A的情况下，信号输出部分可以包括串联连接的检测线圈对。在这种情况下，检测线圈对反串联连接在输出端子对之间。在利用布置B的情况下，信号输出部分可以包括并联连接的检测线圈对。在这种情况下，检测线圈对正串联或者正并联连接在输出端子对之间。在任何一种情况下，在输出端子对之间输出对应于检测线圈对的感应电流之间的差的电流。
应该注意，正串联或者正并联连接磁传感器对与将磁传感器对的检测信号叠加在一起相同。而且，反串联或者反并联连接磁传感器对与从另一个磁传感器的检测信号减去其中一个磁传感器的检测信号相同。这两种情况都能够获得磁传感器对的检测信号之间的差。
如上所述，“正串联”、“反串联”等连接基于每个磁传感器都具有的两个输出端子配置。因而，取决于每个磁传感器的输出端子的配置，术语“正串联”或许比词语“反串联”更合适。因而，在权利要求中，仅用术语“串联”来表示“正串联”和“反串联”两者。类似地，在权利要求中，仅用术语“并联”来表示“正并联”和“反并联”两者。
如上所述，本发明能够实现当将信号从输入端子对传输到与输入端子电绝缘的输出端子对时，有效地降低外部噪声磁场的影响的信号传输装置。
图1是第一实施例的信号传输装置的总电路图；图2是第一实施例的差分电路的电路图；图3A是由第一实施例的信号传输装置输入的输入信号的示意时序图；图3B是由第一输出侧线圈输出的检测信号的示意时序图；图3C是由第二输出侧线圈输出的检测信号的示意时序图；图3D是由减法放大器输出的输出信号的示意时序图；图4是第二实施例的信号传输装置的电路图；图5是第三实施例的信号传输装置的电路图；图6A是由第三实施例的信号传输装置输入的输入信号的示意时序图；图6B是由第一输出侧线圈输出的检测信号的示意时序图；图6C是由第二输出侧线圈输出的检测信号的示意时序图；
图6D是由信号输出部分输出的输出信号的示意时序图；图7是第四实施例的信号传输装置的电路图；图8A是形成在半导体衬底上的变压器的示意侧视图；图8B是在图8A中所示的变压器的示意平面视图；图9是形成在半导体衬底上的变压器的第二示例的示意平面视图；图10是形成在半导体衬底上的变压器的第三示例示意平面视图；图11是第五实施例的信号传输装置的电路图；图12是第六实施例的信号传输装置的电路图；并且图13是第七实施例的信号传输装置的电路图。
具体实施例方式
以下描述根据本实施例的信号传输装置的技术特征。
设置用于包围输入侧线圈对和磁传感器对的导电部件。该导电部件能够降低作用在线圈对和磁传感器对上的噪声磁场的影响。
输入侧线圈对和与输入侧线圈磁耦合的输出侧线圈分别形成在半导体衬底上。这些线圈能够借助于诸如蚀刻或者金属膜蒸发处理的半导体处理技术形成在半导体衬底上。因而，能够实现紧凑的信号传输装置。
(第一实施例)参照附图描述本发明的第一实施例的信号传输装置。图1是根据第一实施例的信号传输装置100的电路图。信号传输装置100具有输入端子对10a、10b、输出端子对12a、12b、线圈对(第一输入侧线圈22、第二输入侧线圈42)、检测线圈对(第一输出侧线圈24、第二输出侧线圈44)和信号输出部分50。
外部第一电路900能够连接在输入端子对10a、10b之间。在信号传输装置100中，输入侧线圈22、42连接在输入端子对10a、10b之间。
外部第二电路910能够连接在输出端子对12a、12b之间。
第一变压器20由第一输入侧线圈22和第一输出侧线圈24形成。类似地，第二变压器40由第二输入侧线圈42和第二输出侧线圈44形成。第一输入侧线圈22和第一输出侧线圈24彼此电绝缘但又彼此磁耦合。类似地，第二输入侧线圈42和第二输出侧线圈44彼此电绝缘但又彼此磁耦合。“彼此磁耦合”意指每个输出侧线圈都响应于由对应于输出侧线圈的输入侧线圈产生的磁场而产生感应电流。
信号传输装置100中的电路在第一输入侧线圈22与第一输出侧线圈24之间以及第二输入侧线圈42与第二输出侧线圈44之间电绝缘。即，信号传输装置100中的电路在图1中的虚线L处电绝缘。图中虚线L的左侧称为“输入侧”，而图中虚线L的右侧称为“输出侧”。
该信号传输装置100是传输电信号(输入信号)的装置，该电信号在没有电连接的情况下从第一电路900输出到第二电路910。第一电路900的接地用参考标号902表示，而第二电路910的接地用参考标号912表示。为了示出第一电路900和第二电路910彼此没有电连接，第一电路900的接地902和第二电路910的接地912以不同的符号图示。
首先，描述信号传输装置100的电路概况。
从第一电路900施加到输入端子10a、10b的输入信号通过第一变压器20和第二变压器40从输入侧传输到输出侧。第一变压器20和第二变压器40通过磁阻效应将输入信号从输入侧传输到输出侧。输入信号被传递到信号传输装置100的输出侧，然后从输出端子对12a、12b输出至第二电路910。也就是说，信号传输装置100可以在维持第一电路900和第二电路910相互绝缘的情况下，来实现第一电路900和第二电路910之间的信号传递。
信号传输装置100能够在借助于电磁感应效应通过第一变压器20和第二变压器40传输信号的同时，消除作用在信号传输装置100上的外部磁场(以下称为“外部噪声磁场”或者简称为“噪声磁场”)的影响。消除外部噪声磁场的影响的原理将在下面描述。
描述信号传输装置100的部件。
第一变压器20和第二变压器40具有相同的结构和相同的性能。
第一输入侧线圈22的一端称为“第一输入侧线圈输入端22a”，另一端称为“第一输入侧线圈输出端22b”。第一输出侧线圈24的一端称为“第一输出侧线圈输入端24a”，另一端称为“第一输出侧线圈输出端24b”。
类似地，第二输入侧线圈42的一端称为“第二输入侧线圈输入端42a”，另一端称为“第二输入侧线圈输出端42b”。第二输出侧线圈44的一端称为“第二输出侧线圈输入端44a”，另一端称为“第二输出侧线圈输出端44b”。这些线圈的各个线圈的各个输入端和各个输出端如上命名，以为了限定线圈的方向性质。各个变压器均构造成当电流在从输入侧线圈的输入端到输入侧线圈的输出端的方向上增大时，感应电流在从输出侧线圈的输入端到输出侧线圈的输出端的方向上增大。
为了简化，第一输入侧线圈输入端22a以下简称为“输入端22a”。类似地，第一输入侧线圈输出端22b简称为“输出端22b”。第一输出侧线圈24、第二输入侧线圈42和第二输出侧线圈44的输入端和输出端类似地简化。
第一输入侧线圈22和第二输入侧线圈42布置并连接，以在输入信号施加在输入端子对10a、10b之间时，产生空间相反方向的磁场。以下描述具体布置和连接。
第一输入侧线圈22和第二输入侧线圈42在空间上以相同的方向布置。“空间相同方向”意指第一输入侧线圈22的轴向方向和第二输入侧线圈42的轴向方向平行布置。“线圈的轴向方向”意指通过线圈绕组中心、并垂直于线圈的横截面的方向。此时，设置线圈对以使一个线圈的输入端和输出端之间的位置关系与另一个线圈的输入端和输出端之间的位置关系相同。如在图1中所示，当第一输入侧线圈22的输入端22a在图中位于输出端22b上方时，第二输入侧线圈42的输入端42a也在图中位于输出端42b的上方。
利用第一输入侧线圈22和第二输入侧线圈42如上所述的方式布置，第一输入侧线圈22和第二输入侧线圈42反并联连接在输入端子对10a、10b之间。第一输入侧线圈22和第二输入侧线圈42以以下所述的方式连接。第一输入侧线圈22的输入端22a和第二输入侧线圈42的输出端42b两者都连接到一个输入端子10a。第一输入侧线圈22的输出端22b和第二输入侧线圈42的输入端42a两者都连接到另一个输入端子10b。
由于上述布置和连接，当输入信号施加到输入端子对10a、10b时，其中一个线圈产生其方向与另一个线圈产生的磁场方向相反的磁场。如在图1中所示，当输入信号中的电流在箭头102方向上增大时，流入第一输入侧线圈22的电流在箭头104的方向上增大，而流入第二输入侧线圈42的电流在箭头114的方向上增大。第一输入侧线圈22中电流增大方向和在第二输入侧线圈42中电流增大方向相反。在第一输入侧线圈22中，在箭头106方向上增大的磁场由在箭头104方向上增大的电流产生。同时，在第二输入侧线圈42中，在箭头116方向上增大的磁场由在箭头114方向上增大的电流产生。箭头106所示的方向和箭头116所示的方向相反。即，根据输入信号而使第一输入侧线圈22所产生的磁场方向与根据相同的输入信号而使第二输入侧线圈42所产生的磁场方向相反。
应该注意，示出输入信号方向的箭头102有时在以下被称为“输入信号102”。类似地，示出磁场方向的箭头106有时被称为“磁场106”。这也同样适用于其它箭头。
接着描述变压器20、40的每一个的输出侧线圈。应该注意，在本说明书中，由第一变压器20的第一输出侧线圈24输出的感应电流和由第二变压器40的第二输出侧线圈44输出的感应电流每一个均被称为“检测信号”。
第一输出侧线圈24和第二输出侧线圈44之间的空间位置关系与第一输入侧线圈22和第二输入侧线圈42之间的空间位置关系相同。即，第一输出侧线圈24的轴向方向和第二输出侧线圈44的轴向方向平行布置。此时，输出侧线圈两者的输入端和输出端布置成具有相同的位置关系。如在图1中所示，当第一输出侧线圈24的输入端24a在图中位于输出端24b下方时，第二输出侧线圈44的输入端44a也在图中位于输出端44b的下方。
在第一变压器20中，第一输入侧线圈22的匝数和第一输出侧线圈24的匝数之比是1∶1。因而，第一变压器20在不改变输入信号幅度的情况下将施加到第一输入侧线圈22的输入信号传输到第一输出侧线圈24。在第二变压器40中，第二输入侧线圈42的匝数和第二输出侧线圈44的匝数之比也是1∶1。同样第二变压器40在不改变输入信号幅度的情况下将施加到第二输入侧线圈42的输入信号传输到第二输出侧线圈44。应该注意，在没有考虑变压器的内部电阻、电损失和施加到每个输入侧线圈的输入信号和从每个输出侧线圈输出的检测信号之间的相位延迟的情况下对本实施例进行了描述。
如上所述，当在从第一输入侧线圈22的输入端22a到输出端22b方向上增大的输入信号如图1中的箭头104所示流动时，产生如箭头110所示的从第二输出侧线圈24的输入端24a到输出端24b的方向上增大的感应电流(检测信号)。同时，当在从第二输入侧线圈42的输出端42b到输入端42a方向上增大的输入信号如图1中的箭头114所示流动时，产生由箭头120所示的从第二输出侧线圈44的输出端44b到输入端44a的方向上增大的感应电流(检测信号)。
信号输出部分50连接到第一输出侧线圈24的输入端24a和输出端24b，并且连接到第二输出侧线圈44的输入端44a和输出端44b。信号输出部分50进一步连接到信号传输装置100的输出端子对12a、12b。信号输出部分50具有差分电路52，差分电路52具有减法放大器54。除了减法放大器54外，差分电路52还具有电阻等，但是在图1中省略了这些部件的图示。将在后面描述差分电路52的详细设置。
在信号输出部分50中，第一输出侧线圈24的输入端24a和第二输出侧线圈44的输入端44a两者都连接到输出端子12b。
第一输出侧线圈24的输出端24b连接到减法放大器54的非反向输入端54a。第二输出侧线圈44的输出端44b连接到信号输出部分50的减法放大器54的反向输入端54b。减法放大器54的输出端54c连接到输出端子12a。换言之，信号输出部分50在输出端子12b和减法放大器54之间并联连接输出侧线圈对24、44，并且进一步将减法放大器54的输出端连接到另一输出端子12a。
由第一输出侧线圈24和第二输出侧线圈44产生的感应电流(即，检测电流)输入到信号输出部分50。信号输出部分50向输出端子对12a、12b输出输出信号。
外部第二电路910连接到信号传递装置100的输出端子对12a、12b。输出端子12b连接到外部第二电路910的接地912。输出端子12b在信号输出部分50中连接到第一输出侧线圈24的输入端24a和第二输出侧线圈44的输入端44a。因而，第一输出侧线圈24的输入端24a和第二输出侧线圈44的输入端44a连接到外部第二电路910的接地912。
参照图2详细描述差分电路52。
第一输出侧线圈24的输出端24b和减法放大器54的非反向输入端54a经由电阻56a彼此连接。第二输出侧线圈44的输出端44b和减法放大器54的反向输入端54b经由电阻56b彼此连接。第二电路910的接地912经由电阻58a连接在减法放大器54的非反向输入端54a和电阻56a之间。减法放大器54的输出端54c经由电阻58b连接在减法放大器54的反向输入端54b与电阻56b之间。电阻56a和56b具有相同的电阻值。而且，电阻58a和58b具有相同的电阻值。设置电阻56a、56b、58a、58b以稳定地操作减法放大器54。
接着，将描述在将输入信号从外部第一电路900传输到外部第二电路910的同时，消除由外部设备产生的噪声磁场的影响的原理。
当施加输入信号时，第一输入侧线圈22和第二输入侧线圈42产生空间方向相反的磁场。假定输入信号是在箭头102的方向上增大的电流。此时，在第一输入侧线圈22中流动的电流在由箭头104所示的方向上增大。换言之，在第一输入侧线圈22中的电流在从输入端22a到输出端22b的方向上增大。第一输入侧线圈22产生在由箭头106所示的方向上增大的磁场。与第一输入侧线圈22磁耦合的第一输出侧线圈24产生感应电流，以产生抵消由第一输入侧线圈22产生的磁场的磁场(沿箭头108方向的增大磁场)。由第一输出侧线圈24中的感应电流产生的磁场方向由箭头108所示。该感应电流(即，检测信号)变成在由箭头110所示的从第一输出侧线圈24的输入端24a到输出端24b的方向上增大的信号。
另一方面，在第二输入侧线圈42中流动的电流在由箭头114中所示的方向上增大。换言之，电流在从输出端42b到输入端42a的方向上增大。第二输入侧线圈42产生在由箭头116所示的方向上增大的磁场。与第二输入侧线圈42磁耦合的第二输出侧线圈44产生感应电流，以产生抵消由第二输入侧线圈42产生的磁场的磁场(沿箭头118方向的增大磁场)。由第二输出侧线圈44中的感应电流产生的磁场的方向由箭头118所示。该感应电流(即，检测信号)变成在由箭头120所示的从第二输出侧线圈24的输出端44b到输入端44a的方向上增大的信号。
第一输出侧线圈24的输入端24a和第二输出侧线圈44的输入端44a两者都连接到外部第二电路910的接地912。因而，由第一输出侧线圈24输出的检测信号能够以输出端24b处相对于接地912的信号电位表示。类似地，由第二输出侧线圈44输出的检测信号能够以在输出端44b处相对于接地912的信号水平表示。
假定，接地912是信号电位的基准。由于从第一输出侧线圈24输出的检测信号在箭头110所示的方向上流动，第一输出侧线圈24的检测信号水平是正的。另一方面，由于从第二输出侧线圈44输出的检测信号在箭头120所示的方向上流动，第二输出侧线圈44的检测信号水平是负的。即，由第一输出侧线圈24输出的检测信号和由第二输出侧线圈44输出的检测信号相对于输入信号102具有相反的极性。术语“相反极性”意思如下。当其中一个磁传感器的检测信号水平增大时，其它磁传感器的检测信号水平减小。
此处，考虑作用在信号传输装置100上的噪声磁场的影响。当噪声磁场作用在输出侧线圈对24、44上时，每个输出侧线圈还响应于噪声磁场输出检测信号。以下，由噪声磁场引起的检测信号的分量被称为“噪声信号”。另一方面，由输入侧线圈产生的磁场所引起的检测信号被称为“基本信号”。由每个输出侧线圈输出的检测信号包括噪声信号和基本信号。
噪声磁场均匀地作用在信号传输装置100(即，输出侧线圈对24、44)上。假定噪声磁场在由箭头130所示的方向上增大。噪声磁场130的影响第一输出侧线圈24的检测信号的分量由箭头132示出。噪声磁场130的影响第二输出侧线圈44的检测信号的分量由箭头134示出。由于噪声磁场130大致均匀地作用在信号传输装置100上，箭头132、134的方向和箭头132、134的幅度是相同的。
当噪声磁场分量在由箭头132所示的方向上增大时，第一输出侧线圈24产生感应电流以产生抵消噪声磁场分量的磁场。噪声磁场分量132的方向和由第一输入侧线圈22的产生的磁场106的方向相同。因而，由于噪声磁场分量132而由第一输出侧线圈24输出的噪声信号136和由于第一输入侧线圈22产生的磁场106而由第一输出侧线圈24输出的基本信号110具有相同的极性。
另一方面，当噪声磁场分量在箭头134所示的方向上增大时，第二输出侧线圈44产生感应电流以产生抵消噪声磁场分量的磁场。噪声磁场分量134的方向与由第二输入侧线圈42产生的磁场116的方向相反。因而，由于噪声磁场分量134而由第二输出侧线圈44输出的噪声信号138和由于第二输入侧线圈42产生的磁场116而由第二输出侧线圈44输出的基本信号120具有相反的极性。
而且，由于第一输出侧线圈24和第二输出侧线圈44布置在相同方向上，作用在第一输出侧线圈24上的噪声磁场分量132的方向与作用在第二输出侧线圈44上的噪声磁场分量134的方向相同。因而，从第一输出侧线圈24的输出端24b输出的噪声信号136和从第二输出侧线圈44的输出端44b输出的噪声信号138具有相同的极性。“相同的极性”意思如下。当其中一个磁传感器(输出侧线圈)的检测信号增大时，另一磁传感器的检测信号也增大。
上述说明假定输入信号在图1中在箭头102方向上增大情况和由第一输入侧线圈22产生的磁场的方向和噪声磁场方向相同的情况。对于第一输出侧线圈24和第二输出侧线圈44所分别输出的信号而言，无论输入信号的方向或者噪声磁场的方向如何，以下关系都可以得到保持。即，包含在由第一输出侧线圈24输出的检测信号中的基本信号的极性与包含在由第二输出侧线圈44输出的检测信号中的基本信号的极性相反。同时，包含在由第一输出侧线圈24输出的检测信号中的噪声信号的极性和包含在由第二输出侧线圈44输出的检测信号中的噪声信号的极性相同。相同的噪声磁场130作用在输出侧线圈对24、44上。因而，输出侧线圈对24、44的布置可以表示如下。输出侧线圈对布置成，当作用在其中一个输出侧线圈上的磁场方向与作用在另一个输出侧线圈上的磁场方向相同时，前一输出侧线圈的检测信号极性与后一输出侧线圈的检测信号极性相同。
第一输出侧线圈24的输出端24b连接到在信号输出部分50中的减法放大器54的非反向输入端54a。第二输出侧线圈44的输出端44b连接到减法放大器54的反向输入端54b。
图3示出输入信号、从第一输出侧线圈24的输出端24b输出的检测信号、从第二输出侧线圈44的输出端44b输出的检测信号、以及减法放大器54的输出信号的示意时序图。图3A示出输入信号140的波形。图3B示出从第一输出侧线圈24的输出端24b输出的检测信号142的波形。图3C示出从第二输出侧线圈44的输出端44b输出的检测信号144的波形。图3D示出从减法放大器54的输出端54c输出的输出信号146的波形。输入信号140的幅度由参考标号141示出。检测信号142的幅度由参考标号143示出。检测信号144的幅度由参考标号145示出。输出信号146的幅度由参考标号147示出。垂直连接图3A至图3D的每条虚线表示对于所有信号的相同的时间。
从第一输出侧线圈24的输出端24b输出的检测信号142的波形(图3B)具有与输入信号140的波形(图3A)相同极性。检测信号142的幅度143与输入信号140的幅度141相同。噪声信号分量(a)、(b)叠加至检测信号142。基本信号是检测信号142中除了噪声信号分量(a)、(b)以外的部分。
从第二输出侧线圈44的输出端44b输出的检测信号144的波形(图3C)的极性与第一输入侧线圈22的检测信号142的波形(图3B)的极性相反。检测信号144的幅度145与输入信号140的幅度141相同。噪声信号分量(c)、(d)叠加至检测信号144。基本信号是检测信号144中除了噪声信号分量(c)、(d)以外的部分。
如上所述，从第一输出侧线圈24的输出端24b输出的噪声信号分量(a)和从第二输出侧线圈44的输出端44b输出的噪声信号分量(c)具有相同的极性。由于噪声信号分量(a)和(c)是由相同时刻(相位)产生的噪声磁场引起的，因此会产生相同时刻(相位)的噪声信号分量(a)和(c)。类似地，噪声信号分量(b)和噪声信号分量(d)具有相同的极性，并且同时产生。
另一方面，包含在由第一输出侧线圈24输出的检测信号中的基本信号(在图3B示出的检测信号的波形142中非噪声信号分量(a)和(b)波形的波形)的极性与包含在由第二输出侧线圈44输出的检测信号中的基本信号(在图3C示出的检测信号的波形142中非噪声信号分量(c)和(d)波形的波形)的极性相反。
在图1中示出的减法放大器54输出从第一输出侧线圈24的输出端24b输出的检测信号(在图3B中示出的检测信号142)和从第二输出侧线圈44的输出端44b输出的检测信号(在图3C中示出的检测信号144)之间的差。该差的结果是在图3D中所示的输出信号146的波形。如在图3D中所示，包含在检测信号142中的基本信号和包含在检测信号144中的基本信号叠加在一起而得到幅度147的输出信号146。幅度147是输入信号140的幅度141的两倍大。
另一方面，包含在检测信号142中的噪声信号分量(a)和包含在检测信号144中的噪声信号分量(c)同步，并且具有相同的极性。因而，噪声信号分量(a)和(c)之间的差由减法放大器54获得，由此抵消噪声信号分量(a)和(c)。类似地，包含在检测信号142中的噪声信号分量(b)和包含在检测信号144中的噪声信号分量(d)也同步，并且具有相同的极性。因而，噪声信号分量(b)和(d)之间的差由减法放大器54获得，由此抵消噪声信号分量(b)和(d)。结果，如在图3D中所示，减法放大器54的输出信号146变为其中去除了噪声信号分量并且输入信号的幅度加倍的信号。
如上所述，在本实施例的信号传输装置100中，在输入端子对10a、10b之间输入的输入信号从外部第一电路900经由处于电绝缘状态的装置中的变压器对20、40而传输到外部第二电路910。第一变压器20由第一输入侧线圈22以及与输入侧线圈22电绝缘但又磁耦合的第一输出侧线圈24形成。第二变压器40由第二输入侧线圈42以及与输入侧线圈42电绝缘但又磁耦合的第二输出侧线圈44形成。
设置第一输入侧线圈22和第二输入侧线圈42，以在施加输入信号时，其中一个线圈产生由另一个线圈产生的磁场的方向相反方向的磁场。在每个变压器中，对应于由每个输入侧线圈产生的磁场的感应电流(即，检测信号)从输出侧线圈输出。
噪声磁场大致均匀地作用在输出侧线圈24、44两者上。在由第一输入侧线圈22产生的磁场方向和噪声磁场方向相同的情况下，由第二输入侧线圈42产生的磁场方向和噪声磁场方向相反。另一方面，在由第一输入侧线圈22产生的磁场方向和噪声磁场方向相反的情况下，由第二输入侧线圈42产生的磁场方向与噪声磁场方向相同。
在检测到噪声磁场的情况下，每个输出侧线圈均响应于噪声磁场而输出检测信号。由每个输出侧线圈输出的检测信号包括由输入侧线圈产生的磁场引起的信号(基本信号)，和由噪声磁场引起的信号(噪声信号)。
设置输出侧线圈对24、44中的线圈，以使得当同方向的磁场作用在输出侧线圈对24、44上时，从输出侧线圈输出的检测信号具有相同的极性。
在存在噪声磁场时在输入端子对之间施加输入信号的情况下，包含在第一输出侧线圈24的检测信号中的基本信号极性和噪声信号极性之间的关系与包含在第二输出侧线圈44的检测信号中的基本信号极性和噪声信号极性之间的关系相反。因而，对应于从输出侧线圈对24、44输出的检测信号之间的差的信号是对包含在检测信号中的基本信号进行叠加并对包含在检测信号中的噪声信号进行抵消的信号。
在本实施例的信号传输装置100中，在输入端子对之间输入的输入信号经由输入侧线圈对以及与输入侧线圈电绝缘但又与输入侧线圈磁耦合的输出侧线圈对传输。输出侧线圈输出对应于输入信号的检测信号。信号传输装置100输出对应于由输出侧线圈输出的检测信号之间的差的信号(输出信号)。设置输入侧线圈对使得由于输入信号而产生的磁场的方向彼此相反。从输出侧线圈对由于输入信号而输出的检测信号具有彼此相反的极性。换言之，设置输出侧线圈对，使得当作用在其中一个输出侧线圈上的磁场方向与作用在另一个输出侧线圈上的磁场方向相反时，前一输出侧线圈的检测信号极性与后一输出侧线圈的检测信号极性相反。这样的布置与以下描述的布置相同。设置输出侧线圈对，以当作用在其中一个输出侧线圈上的磁场方向与作用在另一个输出侧线圈上的磁场方向相同时，前一输出侧线圈的检测信号的极性与后一输出侧线圈的检测信号的极性相同。信号传输装置100的信号输出部分50输出对应于由输出侧线圈输出的检测信号(每个检测信号都具有基本信号和噪声信号)之间的差的信号(输出信号)。根据这样的布置，信号传输装置100能够输出输入信号的幅度加倍且对噪声信号进行抵消的信号(输出信号)。信号传输装置100能够以高S/N比将信号从输入端子对传输到与输入端子电绝缘的输出端子对。
本实施例的信号传输装置100的特征在于借助于变压器对以两个通道传输输入信号。设置变压器对以具有其中在一个通道中的基本信号的极性和噪声信号的极性与在另一个通道中的基本信号的极性和噪声信号的极性相反的关系。因而，通过确定两个通道的输出(变压器对的输出)之间的差，能够输出具有基本信号的幅度加倍且对噪声信号进行抵消的信号。
应该注意，在图3中示出的每个信号的示意时序图基于输入信号和噪声信号而示出矩形波。输入信号的形状不限于矩形波形。输入信号可以是例如正弦波的形式。而且，输入信号的频率可以随时间改变。噪声信号的形状也不限于矩形波形。噪声信号对应于噪声磁场的变化。在任何一种均匀地作用在输出侧线圈对24、44上的磁场的情况下，包含在从第一输出侧线圈24输出的检测信号中的噪声信号和包含在从第二输出侧线圈44输出的检测信号中的噪声信号都具有相同的极性，并且同步。因而，能够通过获得第一变压器20的第一输出侧线圈24的检测信号和第二变压器40的第二输出侧线圈44的检测信号之间的差来对噪声信号进行抵消。
在上述的信号传输装置100中，在图3D中示出的输出信号146的幅度147是在图3A中示出输入信号140的幅度141的两倍大。通过适当地调整输出电路，能够使输出信号的幅度大致与输入信号140的幅度相同。这样的调整能够通过调整布置在差分电路52中的电阻56a、56b(见图2)的大小，使得输入到减法放大器54的检测信号的幅度变成输入信号幅度的一半来实现。在这种情况下，包含在输入到减法放大器54的检测信号中的噪声信号的幅度变成包含在还没有通过电阻56a、56b的检测信号中的噪声信号的幅度的一半。因而，减法放大器54的输出信号的幅度相对于噪声信号的幅度而言得到加倍。如参照图3所述，在这种情况下，当传输输入信号时，信号传输装置100还能够提高S/N比。
(第二实施例)将描述第二实施例。图4示出根据第二实施例的信号传输装置100b的电路图。信号传输装置100b具有第一变压器20、第二变压器40和信号输出部分50。就在图1中所示的信号传输装置100而言，第一变压器20由第一输入侧线圈22和第一输出侧线圈24形成。第二变压器40由第二输入侧线圈42和第二输出侧线圈44形成。
图4中的虚线L的右侧(输出侧)的构造与图1中所示的信号传输装置100的输出侧的构造相同。因而，在图4中，省略与第一实施例中的信号传输装置100的部件相同的部件的参考标号。
在图1所示的信号传输装置100中，第一输入侧线圈22和第二输入侧线圈42反并联连接在输入端子对10a、10b之间。相反，在本实施例的信号传输装置100b中，第一输入侧线圈22和第二输入侧线圈42反串联连接在输入端子对10a、10b之间。“反串联”能够通过使用在第一实施例的说明中定义的术语(即每个线圈的“输入端”和“输出端”)来表示如下。即，术语“反串联”意思是其中一个输入侧线圈的输出端和另一个输入侧线圈的输出端彼此连接。在图4中，输入端子10a连接到第一输入侧线圈22的输入端22a。第一输入侧线圈22的输出端22b连接到第二输入侧线圈42的输出端42b。第二输入侧线圈42的输入端42a连接到另一个输入端子10b。通过这样的连接，能够设置输入侧线圈对使得由其中一个输入侧线圈产生的磁场方向与由另一个输入侧线圈产生的磁场方向相反。例如，当从外部第一电路900输入的输入信号在箭头102方向上增大时，在流入第二输入侧线圈42的输入信号在箭头114的方向上增大的同时，流入第一输入侧线圈22的输入信号在箭头104的方向上增大。在图4中所示的箭头104和114的方向与在图1中所示的箭头104和114的方向相同。其中变压器对反串联连接在输入端子对之间的信号传输装置100b具有与在图1中描述的信号传输装置100相同的功能，由此实现相同的效果。
(第三实施例)将描述本发明的第三实施例。图5是根据第三实施例的信号传输装置100d的电路图。本实施例的信号传输装置100d具有输入端子对10a、10b、输出端子对12a、12b、变压器对(第一变压器20、第二变压器40)和信号输出部分50b。第一变压器20由第一输入侧线圈22和第一输出侧线圈24形成。第一输出侧线圈24与输入侧线圈22电绝缘，但又与其磁耦合。第二变压器40由第二输入侧线圈42和第二输出侧线圈44形成。第二输出侧线圈44与输入侧线圈42电绝缘，但又与其磁耦合。
在图5中，与图1中所示的信号传输装置100的部件相同的部件采用相同的参考标号。因而，省略对与信号传输装置100的部件相同的部件的说明。本实施例的信号传输装置100d和在图1中所示的信号传输装置100的不同在于信号输出部分50c的结构。
信号传输装置100d的第一变压器20(即，第一输入侧线圈22和第一输出侧线圈24)和第二变压器40(即，第二输入侧线圈42和第二输出侧线圈44)的设置与在图1中所示的信号传输装置100的相同。而且，第一输入侧线圈22的输入端22a和、第二输入侧线圈42的输入端42a、以及输入端子对10a、10b之间的连接关系与图1所示的信号传输装置100的相同。因而，在图5所示的信号传输装置100d中，由输入侧线圈22由于从外部第一电路900输入的输入信号102而产生的磁场方向106也与由第二输入侧线圈42产生的磁场方向116空间相反。
而且，在图5中所示的箭头方向与图1中所示的箭头方向相同。图5中表示输入信号的箭头方向(102、104和114)与图1中采用相同参考标号的箭头方向相同。因而，在图5中由第一输入侧线圈22产生的磁场方向106和由第二输入侧线圈42产生的磁场方向116与图1中所示的相应箭头方向相同。因而，由第一输出侧线圈24由于图5中的输入信号而输出的检测信号方向110和由第二输出侧线圈44输出的检测信号的方向120与图1所示的相应箭头方向相同。而且，在图5中所示的噪声磁场方向130还与在图1所示的相应箭头方向相同。因而，在图5所示的噪声磁场130中，影响第一输出侧线圈24的噪声磁场分量132的方向和影响第二输出侧线圈44的噪声磁场分量134的方向与图1所示的相应箭头的方向相同。
由于在图5中所示的箭头方向与图1中所示的相同，在图5中的磁场和检测信号的方向与图1中所示的相应的磁场和检测信号的方向相同。因而，包含在由第一输出侧线圈24输出的检测信号中的基本信号110和噪声信号136具有相同的极性。另一方面，包含在由第二输出侧线圈44输出的检测信号中的基本信号120和噪声信号138具有相反的极性。
信号传输装置100d具有信号输入部分50c。在信号输出部分50c中，第一输出侧线圈24和第二输出侧线圈44反串联地连接在输出端子对12a、12b之间。具体地讲，在信号输出部分50c中，一方的输出端子12a与第一输出侧线圈24的输出端24b相连接，第一输出侧线圈24的输入端24a与第二输出侧线圈44的输入端44a相连接，第二输出侧线圈44的输出端44b与另一方的输出端子12b相连接。这里反串联的定义与前面相同。
在输出端子对12a、12b上连接着外部的第二电路910。其中，一方的输出端子12b连接在外部的第二电路910的接地912上。
在信号输出部分50c中，第二输出侧线圈44的输出端44b经由一方的输出端子12b与外部的第二电路910的接地912相连接。由此，第二输出侧线圈44所输出的检测信号可以由第二输出侧线圈44的输入端44a相对于接地912的电压来表示。
第二输出侧线圈44的输入端44a与第一输出侧线圈24的输入端24a相连接。第一输出侧线圈24的输出侧24b与输出端子对12a、12b中未连接在接地912上的一方的输出端子12a相联接。由此，输出端子对12a、12b之间的输出信号为以下两个电位差的和，即，第二输出侧线圈44的输入端44a相对于接地912的电位差与第一输出侧线圈24的输出端24b相对于第一输出侧线圈24的输入端24a(输入端24a的电位也就是第二输出侧线圈44的输入端44a的电位)的电位差二者之和。从而，第一输出侧线圈24的检测信号可以由其输出端24b相对于其输入端24a的电位差。
如图1所示的第一实施例的信号传输装置100，在图5所示的信号传输装置100d中，包含在从第一输出侧线圈24的输出端24b输出的检测信号中的基本信号110的极性与包含在从第二输出侧线圈44的输入端44a输出的检测信号中的基本信号120的极性相同。
另一方面，包含在从第一输出侧线圈24的输出端24b输出的检测信号中的噪声信号136的极性与包含在从第二输出侧线圈44的输入端44a输出的检测信号中的噪声信号138的极性相反。
无论输入信号102的方向或者噪声磁场130的方向如何，上述极性之间的关系都得到保持。换言之，输出侧线圈对24、44的布置可表示如下。设置输出侧线圈对以具有其中当作用在其中一个输出侧线圈上的磁场方向与作用在另一个输出侧线圈上的磁场方向相同时，由前一输出侧线圈输出的检测信号的极性与由后一输出侧线圈输出的检测信号的极性相反的关系。
在信号输出部分50c中，第一输出侧线圈24和第二输出侧线圈44反串联连接在输出端子对12a、12b之间。因为这种构造，以接地912为基准，通过第一输出侧线圈24所输出的检测信号加上第二输出侧线圈44所输出的检测信号而获得的输出信号从输出端子12a输出。
图6示出输入信号、从第一输出侧线圈24的输出端24b输出的检测信号、从第二输出侧线圈44的输入端44a输出的检测信号、以及从输出端子12a输出的输出信号的示意时序图。图6A示出输入信号140的波形。图6B示出从第一输出侧线圈24输出的检测信号142的波形。图6C示出从第二输出侧线圈44输出的检测信号148的波形。图6D示出从输出端子12a输出的输出信号150的波形。输入信号140的幅度由参考标号141示出。检测信号142的幅度由参考标号143示出。检测信号148的幅度由参考标号149示出。输出信号150的幅度由参考标号151示出。垂直连接图6A至图6D的每条虚线均表示对于所有信号的相同的时间。
除了噪声信号分量(a)、(b)以外，从第一输出侧线圈24的输出端24b输出的检测信号142的波形(图6B)具有与输入信号140的波形(图6A)相同的极性。检测信号142的幅度143与输入信号140的幅度141相同。噪声信号分量(a)、(b)叠加至检测信号142。
如上所述，从第二输出侧线圈44的输入端44a输出的检测信号148的波形(图6C)的极性与第一输入侧线圈22的输入信号140的波形(图6A)的极性相同。检测信号148的幅度149与输入信号140的幅度141相同。噪声信号分量(c)、(d)叠加至检测信号149。
如上所述，包含从第一输出侧线圈24的输出端24b输出的检测信号142中的噪声信号分量(a)(图6B)具有与包含在从第二输出侧线圈44的输入端44a输出的检测信号148中的噪声信号分量(c)的极性相反的极性。由于噪声信号分量(a)和(c)是由相同时刻(相位)的噪声磁场引起的，故噪声信号分量(a)和(c)具有相同的时刻(相位)。类似地，包含在检测信号142(图6B)中的噪声信号分量(b)具有与包含在检测信号148(图6C)中的噪声信号分量(d)的极性相反的极性，因而噪声信号分量(b)和噪声信号分量(d)同时产生。
另一方面，包含在由第一输出侧线圈24输出的检测信号142中的基本信号(在图6B示出的检测信号142中非噪声信号分量(a)和(b)波形的波形)具有与包含在由第二输出侧线圈44输出的检测信号148中的基本信号(在图6C示出的检测信号148中非噪声信号分量(c)和(d)波形的波形)相同的极性。
在图5中示出的信号输出部分50c将第一输出侧线圈24的检测信号142(图6B)和第二输出侧线圈44的检测信号148(图6B)叠加在一起。接着，信号输出部分50c输出叠加的结果作为到输出端子12a的输出信号。图6D示出输出信号150的波形。如在图6D中示出，在检测信号142和检测信号148中，由输入信号140引起的基本信号叠加在一起而成为幅度151的信号。输出信号150的幅度151是输入信号140的幅度141的两倍大。
另一方面，包含在检测信号142中的噪声信号分量(a)(图6B)和包含在检测信号148中的噪声信号分量(c)(图6C)同时产生，并且具有相反的极性。因而，通过叠加检测信号142和检测信号148，对噪声信号分量(a)和(c)进行抵消。类似地，包含在检测信号142中的噪声信号分量(b)和包含在检测信号148中的噪声信号分量(d)也同时发生，并且具有相反的极性。因而，通过叠加检测信号142和检测信号148，对噪声信号分量(b)和(d)也进行抵消。结果，如在图6D中所示，输出信号150变为其中噪声信号分量被消除并且基本信号(对应于输入信号)的幅度加倍的信号。
如上所述，在本实施例的信号传输装置100d中，设置输入侧线圈对22、42使得由输入线圈22、42两者通过输入信号产生的磁场的方向彼此相反。而且，设置输出侧线圈24、44，以当均匀磁场作用在输出侧线圈两者上时，输出彼此具有相反极性的检测信号。信号输出部分50c将输出侧线圈对24、44反串联连接在输出端子对12a、12b之间。信号输出部分50c将反串联连接的输出侧线圈对24、44的检测信号叠加在一起，并且输出叠加结果作为输出端子对12a、12b的输出信号。根据以上设置，能够获得其中噪声信号被抵消并且幅度是输入信号幅度的两倍的输出信号。信号传输装置100d能够减少由外部噪声磁场引起的噪声信号，并且提高S/N比。
(第四实施例)接着，描述本发明的第四实施例。图7是根据本发明第四实施例的信号传输装置100c的电路图。在图7中所示的信号传输装置100c的信号输出部分50c的配置不同与在图5中所示的信号传输装置100d的配置。省略了其它的部分的说明。
将描述信号输出部分50b。信号输出部分50b是其中第一输出侧线圈24的输入端24a和输出端24b、以及第二输出侧线圈44的输入端44a和输出端44b连接到输出端子12a、12b的电路。在该电路中，第一输出侧线圈24的输出端24b和第二输出侧线圈44的输入端44a连接至输出端子12a。第一输出侧线圈24的输入端24a和第二输出侧线圈44的输出端44b连接到另一个输出端子12b。信号输出部分50b是反并联连接第一输出侧线圈24和第二输出侧线圈44的电路。
输出端子对12a、12b连接到外部第二电路910。输出端子12b连接到外部第二电路910的接地912。因而，在信号传输装置100c中，与外部的第二电路910的接地912相联接的第一输出侧线圈24的输入端24a的电位和第二输出侧线圈44的输出端44b的电位都为接地电位。因而，以接地电位为基准，在输出端24b处的信号能够认为是第一输出侧线圈24的检测信号。类似地，在第二输出侧线圈44的输入端44a处的信号能够认为是第二输出侧线圈44的检测信号。
如在图7中的箭头110和箭头120所示，在由第一输出侧线圈24由于输入信号102而输出的检测信号与由第二输出侧线圈44输出的检测信号之间保持以下关系。当输出端24b相对于第一输出侧线圈24的输入端24a的电势的电势为正时，输入端44a相对于第二输出侧线圈44的输出端44b的电势的电势也是正的。换言之，当作用在输出侧线圈24上的磁场的方向(箭头106)与作用在另一个输出侧线圈44上的磁场方向(箭头116)相反时，由输出侧线圈24输出的检测信号的极性与由另一个输出侧线圈44输出的检测信号的极性相反。此时，由输出侧线圈24、44由于大致均匀地作用在信号传输装置100c上的噪声磁场130而使输出侧线圈24、44输出的检测信号具有彼此相对的极性。能够通过以下事实来理解极性关系，当在第一输出侧线圈24中由噪声磁场130引起的感应电流在箭头136的方向上时，第一输出侧线圈24的检测信号是输入端24a和输出端24b之间的电势差，并且当在第二输出侧线圈44中由噪声磁场130产生的感应电流是在箭头138的方向上时，第二输出侧线圈44的检测信号是输出端44b和输入端44a之间的电势差。
换言之，在信号传输装置100c中，当输入信号施加到输入端子对10a、10b时，输入侧线圈22产生与由另一个输入侧线圈44产生的磁场方向相反方向的磁场。当作用在输出侧线圈24上的磁场方向与作用在另一个输出侧线圈44上磁场方向相反时，输出侧线圈24、44输出具有相同极性的检测信号。以上事实意味着当相同方向的磁场(噪声磁场)作用在输出侧线圈24、44两者上时，输出侧线圈24、44输出具有相反极性的检测信号。
因而，输入信号、由输出侧线圈24、44输出的检测信号、以及输出信号之间的极性关系与图6中所示的极性关系相同。在图7中所示的信号传输装置100c也能够实现与图5中所示的信号传输装置100d相同的效果。
在图7中所示的信号传输装置100c的信号输出部分50b将第一输出侧线圈24和第二输出侧线圈44反并联连接在输出端子对12a、12b之间。信号输出部分50b将由输出侧线圈24、44输出的感应电流(检测信号)叠加在一起，然后输出叠加结果作为输出信号。因而，信号传输装置100c适于传输其中电流值的变化表示信号变化的信号。
另一方面，在图5中所示的信号传输装置100d的信号输出部分50c将第一输出侧线圈24和第二输出侧线圈44反串联连接在输出端子对12a、12b之间。信号输出部分50c将第一输出侧线圈24的输入端24a和输出端24b之间的电势差和第二输出侧线圈44的输出端44b和输入端44a之间的电势差叠加在一起，然后输出叠加结果作为输出信号。因而，信号传输装置100c适于传输其中电压变化表示信号变化的信号。
在图5所示的信号传输装置100d中，或者在图7所示的信号传输装置100c中，通过适当地调整每对变压器的输入侧线圈的匝数和输出侧线圈的匝数之比，能够使输入信号的幅度和输出信号的幅度彼此一致。
而且，在图7中所示的信号传输装置100c的信号输出部分50b是简单地将输出侧线圈对24、44反并联连接在输出端子对12a、12b之间的电路。在图5中示出的信号传输装置100d的信号输出部分50c是简单地将输出侧线圈对24、44反串联连接在输出端子对12a、12b之间的电路。因而，信号传输装置100c或者100d能够通过将其信号输出部分配置有不存在减法放大器的简单电路而实现。
另一方面，在图1所示的信号传输装置100和在图4所示的信号传输装置100b中，其信号输出部分分别具有减法放大器。通过设置减法放大器，能够降低外部噪声磁场的影响，并且还能够降低外部电场的影响。
在图1所示的信号传输装置100、在图4所示的信号传输装置100b、在图5所示的信号传输装置100d、以及在图7中所示的信号传输装置100c中，第一输入侧线圈22和第二输入侧线圈42相当于于在输入端子对之间连接的线圈对。第一输出侧线圈24和第二输出侧线圈44相当于磁传感器对。从第一输出侧线圈24和第二输出侧线圈44输出的感应电流相当于由每个磁传感器响应于作用在磁传感器上的磁场而输出的检测信号。
接下来，将描述能够设置在上述实施例中图示的信号传输装置100、信号传输装置100b、信号传输装置100c或者信号传输装置100c中的第一变压器20和第二变压器40的具体结构的示例。以下所述的变压器形成在半导体衬底上。通过在半导体衬底上形成变压器，能够减少信号传输装置的尺寸。
在半导体衬底上形成的变压器参照图8来描述。图8A是IC芯片402固定在其上的半导体衬底400的示意侧视图。图8B是图8A中所示的IC芯片402固定在其上的半导体衬底400的示意平面视图。应该注意，置于半导体衬底400顶部上的IC芯片402在图8B的示意平面视图中以虚线(双点划线)图示。第一变压器410和第二变压器416形成在半导体衬底400和IC芯片402之间。
IC芯片402经由焊球404固定到半导体衬底400上。
第一变压器410由形成在IC芯片402的底面上的第一线圈406以及在半导体衬底400的表面上朝向第一线圈406的位置处形成的第二线圈408形成。
第一线圈406由在IC芯片402的底部以扁平形式缠绕的引线形成。形成第一线圈406的引线的两端是第一线圈端子406a、406b。第一线圈406经由第一线圈端子406a、406b电连接到IC芯片402的内部。
第二线圈408螺旋地形在面对在半导体衬底400的表面上的第一线圈406的位置处。形成在半导体衬底400的表面上的第二线圈408是借助于诸如蚀刻或者金属膜蒸发处理的半导体处理技术形成在半导体衬底400的表面上的螺旋形导电部分。导电部分的两端是第二线圈端子408a、408b。第二线圈408经由第二线圈端子408a、408b电连接到其它IC芯片或者电路。
第一线圈406与第二线圈408相对布置。当电流流入其中一个线圈中时，在另一个线圈中产生感应电流。第二变压器416以与第一变压器410相同的方式形成。
第一变压器410的轴向方向(通过线圈中心并且垂直于缠绕面的方向)与第二变压器416的轴向方向平行布置。因而，如上述实施例所述，变压器对410和416能够满足以下关系当施加电流时，由其中一个变压器的输入侧线圈产生的磁场方向与由另一个变压器的输入侧线圈产生的磁场方向相反。而且，变压器的输出侧线圈能够满足以下关系当相同方向的磁场作用在输出侧线圈上时，输出具有相同极性的感应电流(检测信号)。或者，变压器的输出侧线圈能够满足以下关系当相同方向的磁场作用在输出侧线圈时，输出具有相反极性的感应电流(检测信号)。
设置导电部件418以包围第一变压器410和第二变压器416。通过布置导电部件418，能够降低作用在变压器对410和416上的外部噪声磁场的影响。
在第一变压器410的第一线圈406和第二线圈408之间以及第二变压器416的两个线圈之间布置静电屏蔽膜420。通过在每个变压器的两个线圈之间布置静电屏蔽膜420，能够降低由外部电场引起的噪声影响。
应该注意，第一线圈406和第二线圈408例如可以由单圈线圈形成，只要两个线圈起着线圈的作用就可以了。
参照图9描述能够在半导体衬底上形成的其它类型的变压器。细长导体部分436a至436g和端子438、440、442和444借助于诸如蚀刻或者蒸发处理的半导体处理技术形成在半导体衬底430上。
导体部分436a的一端通过接合导线446连接到端子438。导体部分436a的另一端通过接合导线连接到导体部分436c的一端。导体部分436c的另一端通过接合导线连接到导体部分436e的一端。类似地，导体部分436e通过接合导线连接到导体部分436g。导体部分436g通过接合导线连接到端子444。应该注意，在图9中，参考标号446仅应用至最左侧的接合导线，并且没有参考标号应用至其它接合导线。
通过上述的连接，在其两端具有端子438和端子444的第一线圈由导体部分436a、436c、436e和436g以及连接这些导电部分的接合导线446形成。类似地，第二线圈通过由接合导线相继连接端子440、导体部分436b、436d、436f和端子442而形成。变压器432由第一线圈和第二线圈形成。第一线圈的轴线与第二线圈的轴线相同。
变压器434以类似的方式形成。变压器对432和434的轴向方向平行形成。因而，如上述实施例所述，变压器对432、434能够满足以下关系当电流施加到输入侧线圈时，由变压器对的输入侧线圈产生的磁场方向彼此相反。而且，变压器的输出侧线圈能够满足以下关系当相同方向的磁场作用在输出侧线圈上时，输出具有相同极性的感应电流(检测信号)。或者，变压器的输出侧线圈能够满足以下关系当相同方向的磁场作用在输出侧线圈时，输出具有相反极性的感应电流(检测信号)。
参照图10描述形成在半导体衬底上另一个变压器。在该示例中，IC芯片452安装在IC封装450的中心。引线框架460a至460g形成在IC封装450顶部上的IC芯片452的一侧。端子462、464、466和468形成在IC芯片452上。
IC芯片452上的端子462和引线框架460a的一端通过接合导线470彼此连接。引线框架460a的另一端通过接合导线470连接到引线框架460c的一端。如同图9，引线框架460c、引线框架460e、引线框架460g和端子468通过接合导线依次连接。其两端具有端子462和端子468的第一线圈由引线框架460a、引线框架460c、引线框架460e、引线框架460g和接合导线470形成。类似地，其两端具有端子464和端子466的第二线圈由引线框架460b、引线框架460d、引线框架460f和接合导线470形成。第一变压器454由第一线圈和第二线圈形成。第二变压器456以相同的方式形成。因而，形成了变压器对454、456。
第一变压器454和第二变压器456形成为轴线方向平行布置。因而，如上述实施例所述，变压器对454、456能够满足以下关系当电流(输入信号)施加到变压器的输入侧线圈时，在输入侧线圈的内部产生的磁场方向彼此相反。而且，这些变压器的输出侧线圈能够满足以下关系当相同方向的磁场作用在输出侧线圈上时，输出具有相同极性的感应电流(检测信号)。或者，变压器的输出侧线圈能够满足以下关系当相同方向的磁场作用在输出侧线圈上时，输出具有相反极性的感应电流(检测信号)。
在图8所示的变压器对可借助于多层配线技术形成在单个半导体衬底上。信号传输装置的变压器以外的部件可以嵌入在IC芯片中。因而，能够实现紧凑的信号传输装置。
通过在半导体衬底上形成变压器对，变压器对(即，输入侧线圈对和输出侧线圈对)能够布置在彼此靠近的位置处。通过将输出侧线圈对布置在彼此靠近的位置处，噪声磁场均匀地作用在变压器的输出侧线圈上。能够使包含在输出侧线圈对的检测信号中的噪声信号成为具有大致相同波形的信号。当获得输出侧线圈对的检测信号之间的差时，能够更精确地去除噪声信号。能够实现更精确地消除外部噪声磁场影响的信号传输装置。
(第五实施例)接下来将描述第五实施例。第五实施例的信号传输装置使用霍耳元件代替线圈作为磁传感器。霍耳元件输出对应于作用磁场强度的霍耳电压。
图11示出第五实施例的信号传输装置100e的电路图。信号传输装置100e具有输出端子对10a、10b、输出端子对12a、12b、信号传输部分对(第一信号传输部分60和第二信号传输部分80)、和信号输出部分50d。与图1所示的部件相同的部件使用相同的参考标号。省略用相同参考标号表示的与图1所示的部件相同部件的说明。信号传输部分对60、80对应于第一实施例的信号传输装置100中的变压器对20、40。每个信号传输部分通过磁场传输信号。
第一信号传输部分60具有第一输入侧线圈22、第一霍耳元件62和减法放大器70。第一输入侧元件22和第一霍耳元件62彼此电绝缘，但又彼此磁耦合。类似地，第二信号传输部分80具有第二输出侧线圈42、第二霍耳元件82和减法放大器90。第二输入侧线圈42和第二霍耳元件82彼此电绝缘但又彼此磁耦合。此处，“磁耦合”意指霍耳元件产生对应于由输出侧线圈产生的磁场的霍耳电压。
在信号传输装置100e中，电路在第一输入侧线圈22和第一霍耳元件62之间绝缘，并且在第二输入侧线圈42和第二霍耳元件82之间绝缘。为了示出这种绝缘，图11示出通过第一信号传输部分60的第一输入侧线圈22和第一霍耳元件62之间并通过第二信号传输部分80的第二输入侧线圈42和第二霍耳元件82之间的虚线L。虚线L的左侧被称为“输入侧”，而虚线L的右侧被称为“输出侧”。输出侧的配置与在图1中所示的相同。因而，当输入信号从外部第一电路900输入时，输入侧线圈对22和42产生如箭头106和箭头116所示的空间方向相反的磁场。由于输入侧线圈的配置与在图1中所示的相同，省略对其的详细说明。
设置在第一信号传输部分60中的第一霍耳元件62具有四个端子62a、62b、62c和62d。第一霍耳元件62的端子62a经由电阻64升压(pull up)到预定电压。端子62b连接到第二电路910的接地912。当在端子62a和62b之间施加预定电压时，第一霍耳元件62根据作用在霍耳元件62上的磁场强度在端子62c和62d之间产生霍耳电压E1。输出对应于磁场强度的霍耳电压的端子62c和62d被称为“霍耳电压输出端子”。当磁场在箭头106的方向作用时，第一霍耳元件62在端子62c处产生相对于端子62d电势的正电压。相反，当磁场在与箭头106相反的方向上作用时，第一霍耳元件在端子62c处产生相对于端子62d的电势的负电压。
第一霍耳元件62的霍耳电压输出端62c经由电阻68a和缓冲器66a连接到减法放大器70的非反向输入端70a。缓冲器66a具有等于1.0的增益。非反向输入端70a还经由电阻72a连接到第二电路910的接地9112。
第一霍耳元件62的霍耳电压输出端62d经由电阻68b和缓冲器66b连接到减法放大器70的反向输入端70b。缓冲器66b具有等于1.0的增益。反向输入端70b还经由电阻72b连接到减法放大器70的输出端70c。减法放大器70的非反向输入端70a经由电阻92a与外部的第二电路910的接地912相连接。通过上述这样的配置，具有第一霍耳元件62的第一信号传输部分60的输出(例如，检测信号)被表示为第二电路910的接地912的电势和减法放大器70的输出端70c的电势之间的差。
缓冲器66a和66b具有相同的性能。电阻68a和68b的电阻值彼此相等。电阻72a和72b的电阻值也彼此相等。插入缓冲器66a、66b和电阻68a、68b、72a和72b以稳定地操作减法放大器70。
减法放大器70的输出端连接到设置在信号输出部分50d中的减法放大器54的非反向输入端54a。
应该注意，插入缓冲器66a、66b、电阻68a、68b、72a、72b和减法放大器70以使霍耳元件62的输出信号(检测信号)作为相对于第二电路910的接地电势的电压信号。此处，应该注意，减法放大器70不是“用于获得由磁传感器对(霍耳元件62、82)输出的检测信号之间的差的减法放大器”。信号输出部分50d的减法放大器54对应于“用于获得由磁传感器对(霍耳元件62、82)输出的检测信号之间的差的减法放大器”。
第二信号传输部分80的电路配置与第一信号传输部分60的电路配置相同。设置在第二信号传输部分80中的第二霍耳元件82具有四个端子82a、82b、82c和82d。第二霍耳元件82的端子82a经由电阻84升压到预定电压。端子82b连接到第二电路910的接地912。当在端子82a和82b之间施加预定电压时，第二霍耳元件82响应于作用在霍耳元件82上的磁场强度在端子82c和82d之间输出霍耳电压E2。由霍耳元件82输出的霍耳电压E2相当于“由磁传感器输出的检测信号”。输出对应于作用在霍耳元件82上的磁场强度的霍耳电压的端子82c和82d被称为“霍耳电压输出端子”。
当磁场在箭头106方向上作用在第二霍耳元件82上时，第二霍耳元件82向端子82c输出相对于端子82d的电势水平的正电压。相反，当磁场在与箭头106相反的方向上作用第二霍耳元件82时，第二霍耳元件82向端子82c输出相对于端子82d的电势水平的负电压。因而，第一信号传输部分60的第一霍耳元件62和第二信号传输部分80的第二霍耳元件82以以下关系布置当相同方向的磁场作用在两个元件62、82上时，输出具有相同极性的霍耳电压(检测信号)。
第二霍耳元件82的霍耳电压输出端82c经由电阻88a和缓冲器86a连接到减法放大器90的非反向输出端90a。缓冲器86a具有等于1.0的增益。非反向输入端90a还经由电阻92a连接到第二电路910的接地912。
第二霍耳元件82的霍耳电压输出端82d经由电阻88b和缓冲器86b连接到减法放大器90的反向输出端90b。缓冲器86b具有等于1.0的增益。反向输入端90b还经由电阻92b连接到减法放大器90的输出端90c。通过上述这样的配置，具有第二霍耳元件82的第二信号传输部分80的输出(即，检测信号)表示为第二电路910的接地912的电势和减法放大器90的输出端90c的电势之间的差。
缓冲器86a和86b具有相同的性能。电阻88a和88b的电阻值彼此相等。电阻92a和92b的电阻值也彼此相等。插入缓冲器86a、86b和电阻88a、88b、92a和92b以稳定地操作减法放大器90。
减法放大器90的输出端90c连接到设置在信号输出部分50d中的减法放大器54的反向输入端54b。
应该注意，插入缓冲器86a、86b、电阻88a、88b、92a、92b和减法放大器90以使霍耳元件82的输出信号(检测信号)作为相对于第二电路910的接地电势的电压信号。尤其是，应该注意，减法放大器90不是“用于获得由磁传感器对(霍耳元件62、82)的输出信号之间的差的减法放大器”。如上所述，信号输出部分50d的减法放大器54对应于“用于获得由磁传感器对(霍耳元件62、82)输出的检测信号之间的差的减法放大器”。
设置在信号输出部分50d中的减法放大器54的输出端54c连接到信号传输装置100e的输出端子12a。信号传输装置100e的输出端子12b连接到外部第二电路910并连接到第二电路910的接地912。信号输出部分50d具有与在图2中所示的差分电路52相同的配置。
在信号传输装置100e的输出侧中，第一霍耳元件62的端子62b和第二霍耳元件82的端子82b连接到外部第二电路910的接地912。由此，信号传输装置100e的输出端子12b处于等价于连接到外部第二电路910的接地912的状态。因而，输出端54c相对于接地912的电势的电势变成输出端子对12a、12b之间输出的输出信号。
以下描述信号传输装置100e的操作。
如上所述，设置第一霍耳元件62和第二霍耳元件82，以当相同方向的磁场作用在两个霍耳元件62、82上时，输出具有相同极性的霍耳电压(检测信号)。另一方面，设置第一输入侧线圈22和第二输入侧线圈42，使得当施加输入信号时，输入侧线圈22产生与由另一个输入侧线圈42产生的磁场方向相反方向的磁场。第一信号传输部分60由于输入信号而输出的检测信号(该检测信号对应于基本信号)的极性与由第二信号传输部分80由于相同的输入信号而输出的检测信号(该检测信号对应于基本信号)的极性相反。
另一方面，大致均匀的噪声磁场130作用在信号传输装置100e上。在噪声磁场130中，影响第一霍耳元件62的噪声磁场分量132和影响第二霍耳元件82的噪声磁场分量134处于相同的方向并具有相同的强度。由第一信号传输部分60由于噪声磁场130而输出的检测信号(该检测信号对应于噪声信号)的极性与由第二信号传输部分80由于噪声磁场130而输出的检测信号(该检测信号对应于噪声信号)的极性相同。
包含在上述信号传输部分对60、80中每个的检测信号中的基本信号和噪声信号之间的关系与包含在图1所示的信号传输装置100的每个输出侧线圈24、44的检测信号中的基本信号和噪声信号之间的关系相同。而且，信号传输装置100e的信号传输部分50d具有与图1所示的信号传输装置100的信号传输部分50相同的结构。因而，在输入端子对10a、10b之间输入的输入信号、由第一信号传输部分60输出的检测信号、由第二信号传输部分80输出的检测信号、以及由信号输出部分50d输出的输出信号之间的关系与图3的示意时序图中示出的关系相同。在图11中所示的信号传输装置100e还实现了与图1所示的信号传输装置100相同的减少噪声信号的性能。
(第六实施例)接下来，参照图12描述本发明的第六实施例。图12示出根据第六实施例的信号传输装置100f的电路图。在图12中，与图11所示的信号传输装置100e的部件相同的部件使用相同的参考标号。省略与图11描述的信号传输装置100e的部件相同的部件的说明。
在信号传输装置100f中，第一输入侧线圈22、第二输入侧线圈42、第一霍耳元件62和第二霍耳元件82之间的位置关系与图11所示的信号传输装置100e的位置关系相同。然而，在本实施例中，由第一霍耳元件62输出的检测信号表示为霍耳电压输出端62d相对于霍耳电压输出端62c的电势的电势E1。另一方面，由第二霍耳元件82输出的检测信号表示为霍耳电压输出端82c相对于霍耳电压输出端82d的电势的电势E2。在本实施例中，不同于图11所示的情况，第二霍耳元件82的检测信号的正负值反向。因而，在本实施例中，设置霍耳元件对(第一霍耳元件62和第二霍耳元件82)，使得当作用在其中一个霍耳元件上的磁场方向与作用在另一个霍耳元件上的磁场方向相同时，其中一个霍耳元件的检测信号的极性和另一个霍耳元件的检测信号的极性相反。
信号传输装置100f具有信号输出部分50e。信号传输部分50e的配置不同于图11所示的信号传输装置100e的信号传输部分50d的配置。
信号输出部分50e形成将霍耳元件62、82反串联连接在输出端子对12a、12b之间的电路。信号输出部分50e将输出端子12a连接到第一霍耳元件62的霍耳电压输出端62d。信号输出部分50e将第一霍耳元件62的霍耳电压输出端62c连接到第二霍耳元件82的霍耳电压输出端82c。信号输出部分50e将第二霍耳元件82的霍耳电压输出端82d连接到其它输出端子12b。
信号输出部分50e反串联连接第一霍耳元件62和第二霍耳元件82。因而，输入信号、霍耳元件对62、64的霍耳电压(即，检测信号)和从输出端子对12a、12b输出的输出信号之间的极性关系与图7所示的信号传输装置100d的信号之间的极性关系相同。图5所示的信号传输装置100d也能够实现与图5所示的信号传输装置100d相同的减少噪声信号的性能。
应该注意，插入电流调节二极管95以使霍耳元件62、82的霍耳电压输出端62c、62d、82c和82d相对于接地912具有高的阻抗。因而，图11所示的信号传输装置100e不需要霍耳元件62、82稳定工作所需的减法放大器70、90。应该注意，图12所示的电路图是示意图，因而，没有示出用于霍耳元件对62、82稳定工作的电阻等。
(第七实施例)接下来，参照图13描述本发明的第七实施例。图13是根据第七实施例的信号传输装置100g的电路图。在图13中，与图11所示的信号传输装置100e的部件相同的部件使用相同的参考标号。省略与图11的信号传输装置100e的部件相同的部件的说明。
在图13所示的信号传输装置100g使用霍耳元件对62、82作为磁传感器对。霍耳元件62、82分别与输入侧线圈对22、42电绝缘。霍耳元件62与输入侧线圈22磁耦合。霍耳元件82与输入侧线圈42磁耦合。
设置霍耳元件对62、82，使得当均匀的噪声磁场130作用在两个霍耳元件上时，由霍耳元件62输出的霍耳电压(检测信号)E1的极性与由霍耳元件82输出的霍耳电压(检测信号)E2的极性相同。
信号传输装置100g的信号输出部分50f反并联连接霍耳元件对62、82。信号传输部分50f用连接点51a将霍耳元件62的霍耳电压输出端62c连接到霍耳元件82的霍耳电压输出端82d。信号输出部分50f用连接点51b将霍耳元件62的霍耳电压输出端62d连接到霍耳元件82的霍耳电压输出端82c。因而，连接点51b的电势和连接点51a的电势之间的差等于霍耳电压输出端62d相对于霍耳元件62的霍耳电压输出端62c的电势E1与霍耳电压输出端82c相对于霍耳元件82的霍耳电压输出端82d的电势E2之间的差。通过这样的配置，在连接点51a和连接点51b之间输出其中包含在由霍耳元件对输出的检测信号中的基本信号加倍且包含在这些检测信号中的噪声信号抵消的信号。
应该注意，设置图13中的缓冲器96a、96b、电阻97a、97b、99a、99b和减法放大器98以稳定地获取对应于连接点51a和连接点51b之间的电势差的输出信号。减法放大器98的非反向输入端98a经由电阻97a和缓冲器96a连接到连接点51a。非反向输入端98a还经由电阻99a连接到第二电路910的接地912。减法放大器98的反向输入端98b经由电阻97b和缓冲器96b连接到连接点51b。反向输入端98b经由电阻99b与输出端98c相联接。借助于这些连接，减法放大器98运行来将反并联连接的霍耳元件对62、82的检测信号之间的电势差转换成相对于接地电势的电势。应该注意，减法放大器98不是“用于获得磁传感器对(霍耳元件62、82)的检测信号之间的差的减法放大器”。信号输出部分50f借助于霍耳元件62的输出端62c、62d、霍耳元件82的输出端82c、82d、以及连接点51a、51b之间的布线获得磁传感器对(霍耳元件62、82)的输出信号之间的差。
在图11至图13所示的信号传输装置中，霍耳元件62、82相当于磁传感器。
在图11所示的信号传输装置100e中，基于霍耳元件62的霍耳电压从减法放大器70输出的信号对应于响应于作用的磁场从其中一个磁传感器中输出的检测信号。类似地，基于霍耳元件82的霍耳电压从减法放大器90输出的信号对应于响应于作用的磁场从另一个磁传感器输出的检测信号。
在图12所示的信号传输装置100f中，由霍耳元件对62、82输出的霍耳电压本身对应于响应于作用的磁场从磁传感器输出的检测信号。
在图13所示的信号传输装置100g中，由霍耳元件对62、82输出的霍耳电压本身对应于响应于作用的磁场从磁传感器输出的检测信号。
图11至图13所示的信号传输装置使用霍耳元件对作为磁传感器对。可以使用其电阻值响应于作用的磁场而变化的磁阻元件代替霍耳元件。
第一实施例的信号传输装置使用检测线圈对作为磁传感器对。在第一实施例的信号传输装置中，变压器由输入侧线圈和与输入侧线圈磁耦合的检测线圈形成。在变压器中，从检测线圈输出对应于输入到输入侧线圈中的电流的变化的感应电流。使用变压器的第一实施例的信号传输装置100适于输入信号是交流电的情况。
另一方面，霍耳元件或者磁阻元件的输出根据作用的磁场的强度而变化。使用霍耳元件或者磁阻元件作为磁传感器的信号传输装置适于输入信号是直流电的情况。
已经详细地描述了本发明的实施例。这些实施例仅仅是示例，不是限制权利要求的范围。在本权利要求中描述的技术包括通过不同地变形或者改变上述实施例而获得。
还可以通过以下方式实现输入侧线圈对，其中一个输入侧线圈产生的磁场方向与由另一个输入侧线圈产生的磁场方向相反。缠绕方向相同的输入侧线圈对布置成其轴线平行布置。接着，每个输入侧线圈可以连接在输入端子对之间，使得输入信号在空间方向彼此相反的方向上流动。或者，缠绕方向彼此相反的输入侧线圈对布置成其轴线平行布置。接着，每个输入侧线圈可以连接在输入端子对之间，使得输入信号在空间方向相同的方向上流动。在任何一种情况下，其中一个输入侧线圈产生的磁场方向与由另一个输入侧线圈产生的磁场方向相反。
而且，在使用检测线圈对作为磁传感器对的情况下(即，在每个输入侧线圈和相应的输出侧线圈形成变压器的情况下)，在将自第一电路900输入的信号向第二电路910传输时，可以有效地同时进行AM调制或者FM调制。
进一步，信号传输装置可以具有多对信号传输部分。
应该注意，词语“正串联”、“正并联”、“反串联”和“反并联”依存于磁传感器的端子的正负极性。
而且，在本说明书或者附图中描述的每个技术特征通过自身或者通过结合各种技术特征具有技术实用性，并且应用时不限于在权利要求书描述的组合。而且，在本说明书或者附图中描述的技术能够同时实现多个目的，因而通过实现其中一个目的具有技术实用性。
权利要求
1.一种信号传输装置，包括输入端子对，其中，在所述输入端子对之间施加输入信号；输出端子对，所述输出端子对与所述输入端子对电绝缘；线圈对，其中，所述线圈中每一者均连接在所述输入端子对之间，并且分别响应于施加在所述输入端子对之间的所述输入信号产生磁场，且由所述线圈中的一者产生的所述磁场的方向与由所述线圈中的另一者产生的所述磁场的方向相反；磁传感器对，其中，所述传感器对中每一者均唯一地对应于所述线圈中的一者，所述磁传感器中每一者均检测由所述对应线圈产生的所述磁场，并且响应于所述检测到的磁场输出检测信号；以及信号输出部分，所述信号输出部分向所述输出端子对输出输出信号，所述输出信号对应于由所述磁传感器对输出的所述检测信号对之间的差。
2.根据权利要求1所述的信号传输装置，其中，设置所述磁传感器对，以在作用在所述磁传感器中的一者上的磁场方向与作用在所述磁传感器中的另一者上的磁场方向相同时，输出具有相同极性的所述检测信号对，并且所述信号输出部分从所述磁传感器中的所述另一者的所述检测信号减去所述磁传感器中的所述一者的所述检测信号，并且输出所述减法的结果。
3.根据权利要求2所述的信号传输装置，其中所述信号输出部具有用于上述减法的减法放大器。
4.根据权利要求1所述的信号传输装置，其中设置所述磁传感器对，以在作用在所述磁传感器中的一者上的磁场方向与作用在所述磁传感器中的另一者上的磁场方向相同时，输出具有相反极性的所述检测信号对，并且所述信号输出部分将所述检测信号对叠加，并且输出所述叠加的结果。
5.根据权利要求4所述的信号传输装置，其中所述磁传感器对包括霍耳元件对，并且所述信号输出部分包括并联连接的所述磁传感器对，所述磁传感器对并联连接在所述输出端子对之间。
6.根据权利要求4所述的信号传输装置，其中所述磁传感器对包括霍耳元件对，并且所述信号输出部分包括串联连接的所述磁传感器对，所述磁传感器对串联连接在所述输出端子对之间。
7.根据权利要求4所述的信号传输装置，其中所述信号输出部分包括串联连接的所述磁传感器对，所述磁传感器对串联连接在所述输出端子对之间，并且，所述磁传感器对为检测线圈对。
8.根据权利要求4所述的信号传输装置，其中所述信号输出部分包括并联连接的所述磁传感器对，所述磁传感器对并联连接在所述输出端子对之间，并且，所述磁传感器对为检测线圈对。
9.根据权利要求1所述的信号传输装置，其中，所述磁传感器对从由以下项组成的组中选择霍耳元件对、检测线圈对和磁阻元件对。
10.根据权利要求1所述的信号传输装置，其中，所述线圈对串联连接在所述输入端子对之间。
11.根据权利要求1所述的信号传输装置，其中，所述线圈对并联连接在所述输入端子对之间。
全文摘要
本发明提供一种信号传输装置，其在减少外部噪声磁场影响的同时将施加到输入端子对的信号传输到与输入端子对电绝缘的输出端子对。信号传输装置具有线圈对、磁传感器对和信号输出部分。每个线圈连接在输入端子对之间。每个线圈响应于施加在输入端子对之间的输入信号分别产生磁场。由其中一个线圈产生的磁场的方向与由另一个线圈产生的磁场的方向相反。每个磁传感器唯一地对应于其中一个线圈，并且响应于所检测磁场输出检测信号。信号输出部分将输出信号输出到输出端子对。输出信号对应于由磁传感器对输出的检测信号对之间的差。在该差中，由外部噪声磁场引起的信号分量被抵消了。另一方面，在该差中，由施加到所述输入端子对之间的输入信号引起的信号分量相对于输入信号加倍。由此，信号输出部分输出具有高S/N比的输出信号。
文档编号H04L25/02GK101051550SQ20071000561
公开日2007年10月10日 申请日期2007年3月1日 优先权日2006年3月1日
发明者安保正治 申请人:丰田自动车株式会社
技术领域：
本发明涉及信号传输装置，该信号传输装置将输入信号从输入端子对传输到与该输入端子对电绝缘的输出端子对。具体地，本发明涉及在信号传输过程中能够降低外部噪声磁场的影响的信号传输装置。
背景技术：
公知用于将信号从输入端子对传输到与该输入端子电绝缘的输出端子对的信号传输装置。其中一种这样的信号传输装置是一种使用线圈以及与该线圈电绝缘但又与该线圈磁耦合的磁传感器来传输信号的装置。
这种装置的代表性示例是变压器。变压器具有连接到输入端子对的输入侧线圈，和连接到输出端子对的输出侧线圈。输入侧线圈和输出侧线圈彼此电绝缘，但又彼此磁耦合。通过变压器的电磁感应，在输入端子对和输出端子对之间没有电连接的情况下，从输入端子对输入到输入侧线圈的信号能够传输到输出端子对。
存在其中输出信号的电压水平不同于输入信号的电压水平的变压器。也有诸如脉冲变压器的变压器，其中输出信号的电压水平和输入信号的电压水平相同。
将信号从输入端子对传输到与输入端子对电绝缘的输出端子对的信号传输装置还能够通过使用用于响应于作用磁场而输出信号的诸如霍耳元件或者磁阻元件的元件，而不是使用变压器的输出侧的线圈来实现。
在本说明书中，信号传输装置中在电绝缘的状态下经由磁场传输信号的部分称为“信号传输部分”。变压器是信号传输部分的示例。而且，在信号传输装置中，响应于作用磁场而输出信号的部分通称为“磁传感器”。磁传感器的示例是输出侧线圈和能够代替输出侧线圈使用的霍耳元件或者磁阻元件。输出侧线圈可以称为“检测线圈”。由磁传感器输出的信号可以称为“检测信号”。在信号传输装置中，基于由磁传感器输出的检测信号响应于输入到输入端子对的信号而输出信号的部分称为“信号输出部分”。
即使仅仅是诸如变压器的信号传输部分也能够将信号从输入端子对传输到与输入端子对电绝缘的输出端子。然而，当装置经由磁场传输信号时，磁传感器不仅检测到由输入侧线圈产生的磁场，还检测到外部噪声磁场。外部噪声磁场例如是由其它设备或者电路产生的磁场，或者由地磁引起的磁场。由信号传输部分的磁传感器输出的检测信号包括由输入侧线圈产生的磁场所导致的信号(应该被传输)，和由外部噪声磁场导致的信号(不应该被传输)。在其中使用线圈和磁传感器(两者彼此磁耦合但又彼此电绝缘)传输信号的信号传输装置中，降低由外部噪声磁场引起的噪声信号是重要的。
在本说明书中，包含在由信号传输部分的磁传感器输出的检测信号中的“本质上应该传输的信号”以下称为“基本信号”。包含在检测信号中并且由噪声磁场引起的“不应该传输的信号”以下称为“噪声信号”。
日本专利申请早期公开No.2005-51021公开了一种降低包含在从变压器的输出侧线圈输出的检测信号中的噪声信号的信号传输装置的示例。在这信号传输装置中，虚设线圈布置在变压器的输出侧线圈附近。在从变压器的输出侧线圈输出的检测信号中，噪声信号叠加到基本信号中。虚设线圈仅仅输出由噪声磁场产生的噪声信号。通过确定从变压器的输出侧线圈输出的检测信号和由虚设线圈输出的噪声信号之间的差，能够从变压器的输出侧线圈输出的检测信号中降低噪声信号。
发明内容
在日本专利申请早期公开No.2005-51021中公开的信号传输装置中，通过提供虚设线圈，降低了从变压器的输出侧线圈输出的检测信号中的噪声信号。
然而，如果将信号传输装置置于存在强噪声磁场的环境(例如，IGBT附近)中，包含在输出侧线圈的检测信号中的基本信号和噪声信号之比(通常称为“S/N比”)会降低。当S/N比降低时，由虚设线圈输出的噪声信号和包含在由信号传输部分输出的检测信号中的噪声信号之间的轻微的差异变得明显。因而，输入到信号传输装置的输入端子对中的输入信号不能精确地传输到输出端子对。
因而，期望一种当输入到输入端子对中的信号传输到与输入端子电绝缘的输出端子对时，有效地降低外部噪声磁场影响的信号传输装置。
本发明的信号传输装置包括线圈对和分别与线圈电绝缘但又磁耦合的磁传感器对。每个线圈分别响应于施加在输入端子对之间的信号(输入信号)产生磁场。线圈对布置成当在输入端子对之间施加输入信号时，由其中一个线圈产生的磁场的方向与由另一个线圈产生的磁场方向相反。
此外，噪声磁场以大致均匀的方式作用在磁传感器对上。因而，在由其中一个线圈产生的磁场方向与噪声磁场方向相同的情况下，由另一个线圈产生的磁场方向与噪声磁场方向相反。因而，包含在其中一个磁传感器的检测信号中的基本信号的极性和噪声信号的极性之间的关系与包含在另一个磁传感器的检测信号中的基本信号的极性和噪声信号的极性之间的关系相反。
此处，“信号极性”的意思是信号水平的波动(增大或者减小)方向。例如，当一个信号水平增大同时另一个信号水平也增大时，这两个信号的极性表示为“相同”。或者，两个信号表示为具有“相同的极性”。换言之，“相同的极性”意思是两个信号的每一个的水平都相对于时间同时增大和减小。
而且，例如在一个信号增大而另一个信号减小的情况下，两个信号表示为具有彼此相反的极性。或者，该信号表示为具有“相反的极性”。换言之，“相反的极性”意思是相对于时间，其中一个信号的正或者负的波动与另一个信号的正的或者负的波动相反。
例如，在本发明中，当其中一个磁传感器的检测信号的电压水平等于+6V(包括等于+1V的噪声信号和等于+5V的基本信号)时，另一个磁传感器的检测信号的电压水平等于+4V(包括等于-1V的噪声和等于+5V的基本信号)。因而，通过将两个磁传感器的检测信号叠加在一起获得具有+10V的电压水平。在所获得的+10V的信号中，包含在两个磁传感器的检测信号中的噪声信号抵消，基本信号的水平相对于原来的基本信号的水平加倍。结果，基本信号的幅度随着噪声信号的幅度减小而增大，因而，显著提高了S/N比。
在本发明中，当磁传感器对的检测信号叠加在一起时，能够获得其中噪声信号被抵消和基本信号水平被加倍的信号。通过产生这样的信号，由信号传输装置输出的信号具有对应于输入信号的增大的基本信号和噪声信号S/N比。通过使用上述本发明的原理，能够实现有效地减小噪声磁场的影响的信号传输装置。
取决于磁传感器的布置或者连接，包含在由磁传感器对输出的检测信号中的基本信号的极性彼此相反，并且能够获得具有相同极性的噪声信号。在这情况下，通过从另一个磁传感器的检测信号减去其中一个磁传感器的检测信号，能够获得相同的效果。
叠加由磁传感器对输出的检测信号与使其中一个检测信号的水平反向(从正到负，或者从负到正)、然后从另一个检测信号中减去所得到的反向检测信号相同。因而，通过将两个检测信号叠加在一起或者从另一个检测信号减去其中一个检测信号，能够获得两个检测信号之间的差。
本发明的信号传输装置具有输出端子对、输出端子对、线圈对、磁传感器对和信号输出部分。
输入信号输入到输入端子对中。输出端子对与输入端子对电绝缘。每个线圈连接在输入端子对之间。每个线圈响应于在输入端子对之间施加的输入信号而分别产生磁场。线圈对布置成由其中一个线圈产生的磁场方向与由另一个线圈产生的磁场方向相反。每个磁传感器唯一地对应于其中一个线圈。每个磁传感器与相应的线圈电绝缘，但又与其磁耦合。每个磁传感器检测由相应的线圈产生的磁场。每个磁传感器响应于所检测的磁场输出检测信号。
信号输出部分向输出端子对输出输出信号。输出信号对应于由磁传感器对输出的检测信号对之间的差。
磁传感器对可以从以下组成的项中选择检测线圈对、霍耳元件对和磁电阻对(磁阻元件)。
为了布置线圈对，使得由其中一个线圈产生的磁场方向与由另一个线圈产生的磁场方向相反，具有相同性能的线圈对可以例如串联或者并联连接在输入端子对之间。接着，线圈对可以布置成在保持每个线圈的轴向方向平行的同时彼此相反。换言之，线圈对可以反串联或者反并联布置，使得每个线圈的轴线方向平行布置。
或者，如果其中一个线圈的缠绕方向与另一个线圈的缠绕方向相反，则还可实现线圈对的布置使得由其中一个线圈产生的磁场方向与由另一个线圈产生的磁场方向相反。在这种情况下，线圈对布置成其轴线方向保持平行，并且线圈对可以正串联或者正并联连接。关于本申请，“正串联”等术语定义如下。每个线圈绕组具有输入端子和输出端子。“正串联”意思是为了串联连接线圈对，其中一个线圈的输出端子连接到另一个线圈的输入端子。“反串联”意思是为了串联连接线圈对，其中一个线圈的输出端子连接到另一个线圈的输出端子。“正并联”的意思是为了并联连接线圈对，其中一个线圈的输入端子连接到另一个线圈的输入端子，并且前一线圈的输出端子连接到后一线圈的输出端子。“反并联”的意思是为了并联连接线圈对，其中一个线圈的输入端子连接到另一个线圈的输出端子，并且前一线圈的输出端子连接到后一线圈的输入端子。以此方式，术语“正串联”、“反串联”、“正并联”和“反并联”取决于每个线圈绕组的两个端子的配置。因而，在本说明书中，“串联”意指“正串联”和“反串联”两者。类似地，“并联”意指“正并联”和“反并联”两者。而且，术语“反串联”等不仅可应用于线圈而且还可应用于具有不同特性的两个端子(例如，接地端子和信号输出端子)的其它元件(例如，霍耳元件)。
根据上述信号传输装置，当在输入端子对之间输入输入信号时，由其中一个线圈产生的磁场的方向与由另一个线圈产生的磁场的方向相反。每个线圈借助于输入信号而产生的磁场被称为“基本磁场”。由其中一个线圈产生的基本磁场方向与由另一个线圈产生的基本磁场方向相反。因而，作用在其中一个磁传感器上的基本磁场的方向和作用在另一个磁传感器上的基本磁场的方向相反。
另一方面，外部噪声磁场以大致统一的方向作用在磁传感器对上。因而，作用在其中一个磁传感器上的外部噪声磁场的方向与作用在另一个磁传感器上的外部噪声磁场的方向相同。
每个磁传感器均检测基本磁场和外部噪声磁场两者，并且响应于所检测的磁场输出检测信号。因而，在包含在其中一个磁传感器的检测信号中的基本信号和噪声信号具有相同极性的情况下，包含在另一个磁传感器的检测信号中的基本信号和噪声信号具有相反极性。
信号输出部分确定磁传感器对的检测信号之间的差。通过基于上述极性之间的关系确定检测信号之间的差，能够获得其中噪声信号被抵消和基本信号水平相对于原来的基本信号水平加倍的信号。因而，由信号传输装置确定的信号是具有高S/N比的信号。结果，可以在输入端子对和输出端子对之间没有电连接的情况下实现减少外部噪声磁场的影响和将输入到输入端子对中的信号传输到输出端子对的信号传输装置。
信号输出部分响应于检测信号之间的差输出输出信号。优选地，信号输出部分输出与检测信号之间的差成比例的输出信号。
应该注意，优选地，由磁传感器对输出的检测信号被降低一半，并且被输入到信号输出部分。通过将由磁传感器对输出的检测信号减少一半，可以获得具有与输入信号相同的幅度、且其中噪声信号与基本信号比降低(即，信号具有高S/N比)的信号。
在本发明的信号传输装置中，可以设置磁传感器对，以在作用在其中一个磁传感器上的磁场方向与作用在另一个磁传感器上的磁场方向相同时，输出具有相同极性的检测信号对。这样的布置被称为“布置A”。在布置A中，包含在磁传感器的检测信号中的基本信号(由基本磁场引起)具有相反的极性。另一方面，包含在磁传感器的检测信号中的噪声信号(由以统一方向作用在磁传感器对上的外部噪声磁场引起)具有相同的极性。因而在这种情况下，可以设置信号输出部分，以从另一个磁传感器的检测信号减去其中一个磁传感器的检测信号，并由此将相减所得的结果作为输出信号输出。输出信号是其中包含在每个检测信号中的噪声信号被抵消，并且基本信号的水平相对于输入信号的水平加倍的信号。
应该注意，信号输出部分可以使用例如减法放大器来从另一个磁传感器的检测信号减去其中一个磁传感器的检测信号。
相反，还可以设置磁传感器对，以在作用在其中一个磁传感器上的磁场方向与作用在另一个磁传感器上的磁场方向相同时，输出具有相反极性的检测信号对。这样的布置被称为“布置B”。在布置B中，在检测信号对中的基本信号具有相同的极性。另一方面，在检测信号对中的噪声信号具有相反的极性。因而在这种情况下，可以设置信号输出部分以将检测信号对叠加在一起，然后将叠加结果输出。在这种情况下，输出信号也是其中包含在每个磁传感器对的检测信号中的噪声信号被抵消，并且基本信号的水平相对于输入信号的水平加倍的信号。
在布置A和布置B中，优选地，磁传感器对可以包括霍耳元件对。还优选地，磁传感器对可以包括检测线圈对。在任一种情况下，可以在没有减法放大器的情况下设置从另一个磁传感器的检测信号减去其中一个磁传感器的检测信号的信号输出部分。
霍耳元件是对应于作用在其上的磁场而输出电压的元件。由霍耳元件输出的电压对应于“由磁传感器输出的检测信号”。
在利用布置A的情况下，信号输出部分可以包括并联连接的霍耳元件对。霍耳元件对反并联连接在输出端子对之间。而且，信号输出部分还可以包括串联连接的霍耳元件。霍耳元件对反串联连接在输出端子对之间。在利用布置B的情况下，信号输出部分可以包括串联连接的霍耳元件。霍耳元件对正串联连接在输出端子对之间。在任何一种情况下，在输出端子对之间输出对应于霍耳元件对的输出电压之间的差的电压。
当检测线圈对用作磁传感器对时，每个检测线圈(外侧线圈)和相应输入侧线圈形成变压器。
在利用布置A的情况下，信号输出部分可以包括串联连接的检测线圈对。在这种情况下，检测线圈对反串联连接在输出端子对之间。在利用布置B的情况下，信号输出部分可以包括并联连接的检测线圈对。在这种情况下，检测线圈对正串联或者正并联连接在输出端子对之间。在任何一种情况下，在输出端子对之间输出对应于检测线圈对的感应电流之间的差的电流。
应该注意，正串联或者正并联连接磁传感器对与将磁传感器对的检测信号叠加在一起相同。而且，反串联或者反并联连接磁传感器对与从另一个磁传感器的检测信号减去其中一个磁传感器的检测信号相同。这两种情况都能够获得磁传感器对的检测信号之间的差。
如上所述，“正串联”、“反串联”等连接基于每个磁传感器都具有的两个输出端子配置。因而，取决于每个磁传感器的输出端子的配置，术语“正串联”或许比词语“反串联”更合适。因而，在权利要求中，仅用术语“串联”来表示“正串联”和“反串联”两者。类似地，在权利要求中，仅用术语“并联”来表示“正并联”和“反并联”两者。
如上所述，本发明能够实现当将信号从输入端子对传输到与输入端子电绝缘的输出端子对时，有效地降低外部噪声磁场的影响的信号传输装置。
图1是第一实施例的信号传输装置的总电路图；图2是第一实施例的差分电路的电路图；图3A是由第一实施例的信号传输装置输入的输入信号的示意时序图；图3B是由第一输出侧线圈输出的检测信号的示意时序图；图3C是由第二输出侧线圈输出的检测信号的示意时序图；图3D是由减法放大器输出的输出信号的示意时序图；图4是第二实施例的信号传输装置的电路图；图5是第三实施例的信号传输装置的电路图；图6A是由第三实施例的信号传输装置输入的输入信号的示意时序图；图6B是由第一输出侧线圈输出的检测信号的示意时序图；图6C是由第二输出侧线圈输出的检测信号的示意时序图；
图6D是由信号输出部分输出的输出信号的示意时序图；图7是第四实施例的信号传输装置的电路图；图8A是形成在半导体衬底上的变压器的示意侧视图；图8B是在图8A中所示的变压器的示意平面视图；图9是形成在半导体衬底上的变压器的第二示例的示意平面视图；图10是形成在半导体衬底上的变压器的第三示例示意平面视图；图11是第五实施例的信号传输装置的电路图；图12是第六实施例的信号传输装置的电路图；并且图13是第七实施例的信号传输装置的电路图。
具体实施例方式
以下描述根据本实施例的信号传输装置的技术特征。
设置用于包围输入侧线圈对和磁传感器对的导电部件。该导电部件能够降低作用在线圈对和磁传感器对上的噪声磁场的影响。
输入侧线圈对和与输入侧线圈磁耦合的输出侧线圈分别形成在半导体衬底上。这些线圈能够借助于诸如蚀刻或者金属膜蒸发处理的半导体处理技术形成在半导体衬底上。因而，能够实现紧凑的信号传输装置。
(第一实施例)参照附图描述本发明的第一实施例的信号传输装置。图1是根据第一实施例的信号传输装置100的电路图。信号传输装置100具有输入端子对10a、10b、输出端子对12a、12b、线圈对(第一输入侧线圈22、第二输入侧线圈42)、检测线圈对(第一输出侧线圈24、第二输出侧线圈44)和信号输出部分50。
外部第一电路900能够连接在输入端子对10a、10b之间。在信号传输装置100中，输入侧线圈22、42连接在输入端子对10a、10b之间。
外部第二电路910能够连接在输出端子对12a、12b之间。
第一变压器20由第一输入侧线圈22和第一输出侧线圈24形成。类似地，第二变压器40由第二输入侧线圈42和第二输出侧线圈44形成。第一输入侧线圈22和第一输出侧线圈24彼此电绝缘但又彼此磁耦合。类似地，第二输入侧线圈42和第二输出侧线圈44彼此电绝缘但又彼此磁耦合。“彼此磁耦合”意指每个输出侧线圈都响应于由对应于输出侧线圈的输入侧线圈产生的磁场而产生感应电流。
信号传输装置100中的电路在第一输入侧线圈22与第一输出侧线圈24之间以及第二输入侧线圈42与第二输出侧线圈44之间电绝缘。即，信号传输装置100中的电路在图1中的虚线L处电绝缘。图中虚线L的左侧称为“输入侧”，而图中虚线L的右侧称为“输出侧”。
该信号传输装置100是传输电信号(输入信号)的装置，该电信号在没有电连接的情况下从第一电路900输出到第二电路910。第一电路900的接地用参考标号902表示，而第二电路910的接地用参考标号912表示。为了示出第一电路900和第二电路910彼此没有电连接，第一电路900的接地902和第二电路910的接地912以不同的符号图示。
首先，描述信号传输装置100的电路概况。
从第一电路900施加到输入端子10a、10b的输入信号通过第一变压器20和第二变压器40从输入侧传输到输出侧。第一变压器20和第二变压器40通过磁阻效应将输入信号从输入侧传输到输出侧。输入信号被传递到信号传输装置100的输出侧，然后从输出端子对12a、12b输出至第二电路910。也就是说，信号传输装置100可以在维持第一电路900和第二电路910相互绝缘的情况下，来实现第一电路900和第二电路910之间的信号传递。
信号传输装置100能够在借助于电磁感应效应通过第一变压器20和第二变压器40传输信号的同时，消除作用在信号传输装置100上的外部磁场(以下称为“外部噪声磁场”或者简称为“噪声磁场”)的影响。消除外部噪声磁场的影响的原理将在下面描述。
描述信号传输装置100的部件。
第一变压器20和第二变压器40具有相同的结构和相同的性能。
第一输入侧线圈22的一端称为“第一输入侧线圈输入端22a”，另一端称为“第一输入侧线圈输出端22b”。第一输出侧线圈24的一端称为“第一输出侧线圈输入端24a”，另一端称为“第一输出侧线圈输出端24b”。
类似地，第二输入侧线圈42的一端称为“第二输入侧线圈输入端42a”，另一端称为“第二输入侧线圈输出端42b”。第二输出侧线圈44的一端称为“第二输出侧线圈输入端44a”，另一端称为“第二输出侧线圈输出端44b”。这些线圈的各个线圈的各个输入端和各个输出端如上命名，以为了限定线圈的方向性质。各个变压器均构造成当电流在从输入侧线圈的输入端到输入侧线圈的输出端的方向上增大时，感应电流在从输出侧线圈的输入端到输出侧线圈的输出端的方向上增大。
为了简化，第一输入侧线圈输入端22a以下简称为“输入端22a”。类似地，第一输入侧线圈输出端22b简称为“输出端22b”。第一输出侧线圈24、第二输入侧线圈42和第二输出侧线圈44的输入端和输出端类似地简化。
第一输入侧线圈22和第二输入侧线圈42布置并连接，以在输入信号施加在输入端子对10a、10b之间时，产生空间相反方向的磁场。以下描述具体布置和连接。
第一输入侧线圈22和第二输入侧线圈42在空间上以相同的方向布置。“空间相同方向”意指第一输入侧线圈22的轴向方向和第二输入侧线圈42的轴向方向平行布置。“线圈的轴向方向”意指通过线圈绕组中心、并垂直于线圈的横截面的方向。此时，设置线圈对以使一个线圈的输入端和输出端之间的位置关系与另一个线圈的输入端和输出端之间的位置关系相同。如在图1中所示，当第一输入侧线圈22的输入端22a在图中位于输出端22b上方时，第二输入侧线圈42的输入端42a也在图中位于输出端42b的上方。
利用第一输入侧线圈22和第二输入侧线圈42如上所述的方式布置，第一输入侧线圈22和第二输入侧线圈42反并联连接在输入端子对10a、10b之间。第一输入侧线圈22和第二输入侧线圈42以以下所述的方式连接。第一输入侧线圈22的输入端22a和第二输入侧线圈42的输出端42b两者都连接到一个输入端子10a。第一输入侧线圈22的输出端22b和第二输入侧线圈42的输入端42a两者都连接到另一个输入端子10b。
由于上述布置和连接，当输入信号施加到输入端子对10a、10b时，其中一个线圈产生其方向与另一个线圈产生的磁场方向相反的磁场。如在图1中所示，当输入信号中的电流在箭头102方向上增大时，流入第一输入侧线圈22的电流在箭头104的方向上增大，而流入第二输入侧线圈42的电流在箭头114的方向上增大。第一输入侧线圈22中电流增大方向和在第二输入侧线圈42中电流增大方向相反。在第一输入侧线圈22中，在箭头106方向上增大的磁场由在箭头104方向上增大的电流产生。同时，在第二输入侧线圈42中，在箭头116方向上增大的磁场由在箭头114方向上增大的电流产生。箭头106所示的方向和箭头116所示的方向相反。即，根据输入信号而使第一输入侧线圈22所产生的磁场方向与根据相同的输入信号而使第二输入侧线圈42所产生的磁场方向相反。
应该注意，示出输入信号方向的箭头102有时在以下被称为“输入信号102”。类似地，示出磁场方向的箭头106有时被称为“磁场106”。这也同样适用于其它箭头。
接着描述变压器20、40的每一个的输出侧线圈。应该注意，在本说明书中，由第一变压器20的第一输出侧线圈24输出的感应电流和由第二变压器40的第二输出侧线圈44输出的感应电流每一个均被称为“检测信号”。
第一输出侧线圈24和第二输出侧线圈44之间的空间位置关系与第一输入侧线圈22和第二输入侧线圈42之间的空间位置关系相同。即，第一输出侧线圈24的轴向方向和第二输出侧线圈44的轴向方向平行布置。此时，输出侧线圈两者的输入端和输出端布置成具有相同的位置关系。如在图1中所示，当第一输出侧线圈24的输入端24a在图中位于输出端24b下方时，第二输出侧线圈44的输入端44a也在图中位于输出端44b的下方。
在第一变压器20中，第一输入侧线圈22的匝数和第一输出侧线圈24的匝数之比是1∶1。因而，第一变压器20在不改变输入信号幅度的情况下将施加到第一输入侧线圈22的输入信号传输到第一输出侧线圈24。在第二变压器40中，第二输入侧线圈42的匝数和第二输出侧线圈44的匝数之比也是1∶1。同样第二变压器40在不改变输入信号幅度的情况下将施加到第二输入侧线圈42的输入信号传输到第二输出侧线圈44。应该注意，在没有考虑变压器的内部电阻、电损失和施加到每个输入侧线圈的输入信号和从每个输出侧线圈输出的检测信号之间的相位延迟的情况下对本实施例进行了描述。
如上所述，当在从第一输入侧线圈22的输入端22a到输出端22b方向上增大的输入信号如图1中的箭头104所示流动时，产生如箭头110所示的从第二输出侧线圈24的输入端24a到输出端24b的方向上增大的感应电流(检测信号)。同时，当在从第二输入侧线圈42的输出端42b到输入端42a方向上增大的输入信号如图1中的箭头114所示流动时，产生由箭头120所示的从第二输出侧线圈44的输出端44b到输入端44a的方向上增大的感应电流(检测信号)。
信号输出部分50连接到第一输出侧线圈24的输入端24a和输出端24b，并且连接到第二输出侧线圈44的输入端44a和输出端44b。信号输出部分50进一步连接到信号传输装置100的输出端子对12a、12b。信号输出部分50具有差分电路52，差分电路52具有减法放大器54。除了减法放大器54外，差分电路52还具有电阻等，但是在图1中省略了这些部件的图示。将在后面描述差分电路52的详细设置。
在信号输出部分50中，第一输出侧线圈24的输入端24a和第二输出侧线圈44的输入端44a两者都连接到输出端子12b。
第一输出侧线圈24的输出端24b连接到减法放大器54的非反向输入端54a。第二输出侧线圈44的输出端44b连接到信号输出部分50的减法放大器54的反向输入端54b。减法放大器54的输出端54c连接到输出端子12a。换言之，信号输出部分50在输出端子12b和减法放大器54之间并联连接输出侧线圈对24、44，并且进一步将减法放大器54的输出端连接到另一输出端子12a。
由第一输出侧线圈24和第二输出侧线圈44产生的感应电流(即，检测电流)输入到信号输出部分50。信号输出部分50向输出端子对12a、12b输出输出信号。
外部第二电路910连接到信号传递装置100的输出端子对12a、12b。输出端子12b连接到外部第二电路910的接地912。输出端子12b在信号输出部分50中连接到第一输出侧线圈24的输入端24a和第二输出侧线圈44的输入端44a。因而，第一输出侧线圈24的输入端24a和第二输出侧线圈44的输入端44a连接到外部第二电路910的接地912。
参照图2详细描述差分电路52。
第一输出侧线圈24的输出端24b和减法放大器54的非反向输入端54a经由电阻56a彼此连接。第二输出侧线圈44的输出端44b和减法放大器54的反向输入端54b经由电阻56b彼此连接。第二电路910的接地912经由电阻58a连接在减法放大器54的非反向输入端54a和电阻56a之间。减法放大器54的输出端54c经由电阻58b连接在减法放大器54的反向输入端54b与电阻56b之间。电阻56a和56b具有相同的电阻值。而且，电阻58a和58b具有相同的电阻值。设置电阻56a、56b、58a、58b以稳定地操作减法放大器54。
接着，将描述在将输入信号从外部第一电路900传输到外部第二电路910的同时，消除由外部设备产生的噪声磁场的影响的原理。
当施加输入信号时，第一输入侧线圈22和第二输入侧线圈42产生空间方向相反的磁场。假定输入信号是在箭头102的方向上增大的电流。此时，在第一输入侧线圈22中流动的电流在由箭头104所示的方向上增大。换言之，在第一输入侧线圈22中的电流在从输入端22a到输出端22b的方向上增大。第一输入侧线圈22产生在由箭头106所示的方向上增大的磁场。与第一输入侧线圈22磁耦合的第一输出侧线圈24产生感应电流，以产生抵消由第一输入侧线圈22产生的磁场的磁场(沿箭头108方向的增大磁场)。由第一输出侧线圈24中的感应电流产生的磁场方向由箭头108所示。该感应电流(即，检测信号)变成在由箭头110所示的从第一输出侧线圈24的输入端24a到输出端24b的方向上增大的信号。
另一方面，在第二输入侧线圈42中流动的电流在由箭头114中所示的方向上增大。换言之，电流在从输出端42b到输入端42a的方向上增大。第二输入侧线圈42产生在由箭头116所示的方向上增大的磁场。与第二输入侧线圈42磁耦合的第二输出侧线圈44产生感应电流，以产生抵消由第二输入侧线圈42产生的磁场的磁场(沿箭头118方向的增大磁场)。由第二输出侧线圈44中的感应电流产生的磁场的方向由箭头118所示。该感应电流(即，检测信号)变成在由箭头120所示的从第二输出侧线圈24的输出端44b到输入端44a的方向上增大的信号。
第一输出侧线圈24的输入端24a和第二输出侧线圈44的输入端44a两者都连接到外部第二电路910的接地912。因而，由第一输出侧线圈24输出的检测信号能够以输出端24b处相对于接地912的信号电位表示。类似地，由第二输出侧线圈44输出的检测信号能够以在输出端44b处相对于接地912的信号水平表示。
假定，接地912是信号电位的基准。由于从第一输出侧线圈24输出的检测信号在箭头110所示的方向上流动，第一输出侧线圈24的检测信号水平是正的。另一方面，由于从第二输出侧线圈44输出的检测信号在箭头120所示的方向上流动，第二输出侧线圈44的检测信号水平是负的。即，由第一输出侧线圈24输出的检测信号和由第二输出侧线圈44输出的检测信号相对于输入信号102具有相反的极性。术语“相反极性”意思如下。当其中一个磁传感器的检测信号水平增大时，其它磁传感器的检测信号水平减小。
此处，考虑作用在信号传输装置100上的噪声磁场的影响。当噪声磁场作用在输出侧线圈对24、44上时，每个输出侧线圈还响应于噪声磁场输出检测信号。以下，由噪声磁场引起的检测信号的分量被称为“噪声信号”。另一方面，由输入侧线圈产生的磁场所引起的检测信号被称为“基本信号”。由每个输出侧线圈输出的检测信号包括噪声信号和基本信号。
噪声磁场均匀地作用在信号传输装置100(即，输出侧线圈对24、44)上。假定噪声磁场在由箭头130所示的方向上增大。噪声磁场130的影响第一输出侧线圈24的检测信号的分量由箭头132示出。噪声磁场130的影响第二输出侧线圈44的检测信号的分量由箭头134示出。由于噪声磁场130大致均匀地作用在信号传输装置100上，箭头132、134的方向和箭头132、134的幅度是相同的。
当噪声磁场分量在由箭头132所示的方向上增大时，第一输出侧线圈24产生感应电流以产生抵消噪声磁场分量的磁场。噪声磁场分量132的方向和由第一输入侧线圈22的产生的磁场106的方向相同。因而，由于噪声磁场分量132而由第一输出侧线圈24输出的噪声信号136和由于第一输入侧线圈22产生的磁场106而由第一输出侧线圈24输出的基本信号110具有相同的极性。
另一方面，当噪声磁场分量在箭头134所示的方向上增大时，第二输出侧线圈44产生感应电流以产生抵消噪声磁场分量的磁场。噪声磁场分量134的方向与由第二输入侧线圈42产生的磁场116的方向相反。因而，由于噪声磁场分量134而由第二输出侧线圈44输出的噪声信号138和由于第二输入侧线圈42产生的磁场116而由第二输出侧线圈44输出的基本信号120具有相反的极性。
而且，由于第一输出侧线圈24和第二输出侧线圈44布置在相同方向上，作用在第一输出侧线圈24上的噪声磁场分量132的方向与作用在第二输出侧线圈44上的噪声磁场分量134的方向相同。因而，从第一输出侧线圈24的输出端24b输出的噪声信号136和从第二输出侧线圈44的输出端44b输出的噪声信号138具有相同的极性。“相同的极性”意思如下。当其中一个磁传感器(输出侧线圈)的检测信号增大时，另一磁传感器的检测信号也增大。
上述说明假定输入信号在图1中在箭头102方向上增大情况和由第一输入侧线圈22产生的磁场的方向和噪声磁场方向相同的情况。对于第一输出侧线圈24和第二输出侧线圈44所分别输出的信号而言，无论输入信号的方向或者噪声磁场的方向如何，以下关系都可以得到保持。即，包含在由第一输出侧线圈24输出的检测信号中的基本信号的极性与包含在由第二输出侧线圈44输出的检测信号中的基本信号的极性相反。同时，包含在由第一输出侧线圈24输出的检测信号中的噪声信号的极性和包含在由第二输出侧线圈44输出的检测信号中的噪声信号的极性相同。相同的噪声磁场130作用在输出侧线圈对24、44上。因而，输出侧线圈对24、44的布置可以表示如下。输出侧线圈对布置成，当作用在其中一个输出侧线圈上的磁场方向与作用在另一个输出侧线圈上的磁场方向相同时，前一输出侧线圈的检测信号极性与后一输出侧线圈的检测信号极性相同。
第一输出侧线圈24的输出端24b连接到在信号输出部分50中的减法放大器54的非反向输入端54a。第二输出侧线圈44的输出端44b连接到减法放大器54的反向输入端54b。
图3示出输入信号、从第一输出侧线圈24的输出端24b输出的检测信号、从第二输出侧线圈44的输出端44b输出的检测信号、以及减法放大器54的输出信号的示意时序图。图3A示出输入信号140的波形。图3B示出从第一输出侧线圈24的输出端24b输出的检测信号142的波形。图3C示出从第二输出侧线圈44的输出端44b输出的检测信号144的波形。图3D示出从减法放大器54的输出端54c输出的输出信号146的波形。输入信号140的幅度由参考标号141示出。检测信号142的幅度由参考标号143示出。检测信号144的幅度由参考标号145示出。输出信号146的幅度由参考标号147示出。垂直连接图3A至图3D的每条虚线表示对于所有信号的相同的时间。
从第一输出侧线圈24的输出端24b输出的检测信号142的波形(图3B)具有与输入信号140的波形(图3A)相同极性。检测信号142的幅度143与输入信号140的幅度141相同。噪声信号分量(a)、(b)叠加至检测信号142。基本信号是检测信号142中除了噪声信号分量(a)、(b)以外的部分。
从第二输出侧线圈44的输出端44b输出的检测信号144的波形(图3C)的极性与第一输入侧线圈22的检测信号142的波形(图3B)的极性相反。检测信号144的幅度145与输入信号140的幅度141相同。噪声信号分量(c)、(d)叠加至检测信号144。基本信号是检测信号144中除了噪声信号分量(c)、(d)以外的部分。
如上所述，从第一输出侧线圈24的输出端24b输出的噪声信号分量(a)和从第二输出侧线圈44的输出端44b输出的噪声信号分量(c)具有相同的极性。由于噪声信号分量(a)和(c)是由相同时刻(相位)产生的噪声磁场引起的，因此会产生相同时刻(相位)的噪声信号分量(a)和(c)。类似地，噪声信号分量(b)和噪声信号分量(d)具有相同的极性，并且同时产生。
另一方面，包含在由第一输出侧线圈24输出的检测信号中的基本信号(在图3B示出的检测信号的波形142中非噪声信号分量(a)和(b)波形的波形)的极性与包含在由第二输出侧线圈44输出的检测信号中的基本信号(在图3C示出的检测信号的波形142中非噪声信号分量(c)和(d)波形的波形)的极性相反。
在图1中示出的减法放大器54输出从第一输出侧线圈24的输出端24b输出的检测信号(在图3B中示出的检测信号142)和从第二输出侧线圈44的输出端44b输出的检测信号(在图3C中示出的检测信号144)之间的差。该差的结果是在图3D中所示的输出信号146的波形。如在图3D中所示，包含在检测信号142中的基本信号和包含在检测信号144中的基本信号叠加在一起而得到幅度147的输出信号146。幅度147是输入信号140的幅度141的两倍大。
另一方面，包含在检测信号142中的噪声信号分量(a)和包含在检测信号144中的噪声信号分量(c)同步，并且具有相同的极性。因而，噪声信号分量(a)和(c)之间的差由减法放大器54获得，由此抵消噪声信号分量(a)和(c)。类似地，包含在检测信号142中的噪声信号分量(b)和包含在检测信号144中的噪声信号分量(d)也同步，并且具有相同的极性。因而，噪声信号分量(b)和(d)之间的差由减法放大器54获得，由此抵消噪声信号分量(b)和(d)。结果，如在图3D中所示，减法放大器54的输出信号146变为其中去除了噪声信号分量并且输入信号的幅度加倍的信号。
如上所述，在本实施例的信号传输装置100中，在输入端子对10a、10b之间输入的输入信号从外部第一电路900经由处于电绝缘状态的装置中的变压器对20、40而传输到外部第二电路910。第一变压器20由第一输入侧线圈22以及与输入侧线圈22电绝缘但又磁耦合的第一输出侧线圈24形成。第二变压器40由第二输入侧线圈42以及与输入侧线圈42电绝缘但又磁耦合的第二输出侧线圈44形成。
设置第一输入侧线圈22和第二输入侧线圈42，以在施加输入信号时，其中一个线圈产生由另一个线圈产生的磁场的方向相反方向的磁场。在每个变压器中，对应于由每个输入侧线圈产生的磁场的感应电流(即，检测信号)从输出侧线圈输出。
噪声磁场大致均匀地作用在输出侧线圈24、44两者上。在由第一输入侧线圈22产生的磁场方向和噪声磁场方向相同的情况下，由第二输入侧线圈42产生的磁场方向和噪声磁场方向相反。另一方面，在由第一输入侧线圈22产生的磁场方向和噪声磁场方向相反的情况下，由第二输入侧线圈42产生的磁场方向与噪声磁场方向相同。
在检测到噪声磁场的情况下，每个输出侧线圈均响应于噪声磁场而输出检测信号。由每个输出侧线圈输出的检测信号包括由输入侧线圈产生的磁场引起的信号(基本信号)，和由噪声磁场引起的信号(噪声信号)。
设置输出侧线圈对24、44中的线圈，以使得当同方向的磁场作用在输出侧线圈对24、44上时，从输出侧线圈输出的检测信号具有相同的极性。
在存在噪声磁场时在输入端子对之间施加输入信号的情况下，包含在第一输出侧线圈24的检测信号中的基本信号极性和噪声信号极性之间的关系与包含在第二输出侧线圈44的检测信号中的基本信号极性和噪声信号极性之间的关系相反。因而，对应于从输出侧线圈对24、44输出的检测信号之间的差的信号是对包含在检测信号中的基本信号进行叠加并对包含在检测信号中的噪声信号进行抵消的信号。
在本实施例的信号传输装置100中，在输入端子对之间输入的输入信号经由输入侧线圈对以及与输入侧线圈电绝缘但又与输入侧线圈磁耦合的输出侧线圈对传输。输出侧线圈输出对应于输入信号的检测信号。信号传输装置100输出对应于由输出侧线圈输出的检测信号之间的差的信号(输出信号)。设置输入侧线圈对使得由于输入信号而产生的磁场的方向彼此相反。从输出侧线圈对由于输入信号而输出的检测信号具有彼此相反的极性。换言之，设置输出侧线圈对，使得当作用在其中一个输出侧线圈上的磁场方向与作用在另一个输出侧线圈上的磁场方向相反时，前一输出侧线圈的检测信号极性与后一输出侧线圈的检测信号极性相反。这样的布置与以下描述的布置相同。设置输出侧线圈对，以当作用在其中一个输出侧线圈上的磁场方向与作用在另一个输出侧线圈上的磁场方向相同时，前一输出侧线圈的检测信号的极性与后一输出侧线圈的检测信号的极性相同。信号传输装置100的信号输出部分50输出对应于由输出侧线圈输出的检测信号(每个检测信号都具有基本信号和噪声信号)之间的差的信号(输出信号)。根据这样的布置，信号传输装置100能够输出输入信号的幅度加倍且对噪声信号进行抵消的信号(输出信号)。信号传输装置100能够以高S/N比将信号从输入端子对传输到与输入端子电绝缘的输出端子对。
本实施例的信号传输装置100的特征在于借助于变压器对以两个通道传输输入信号。设置变压器对以具有其中在一个通道中的基本信号的极性和噪声信号的极性与在另一个通道中的基本信号的极性和噪声信号的极性相反的关系。因而，通过确定两个通道的输出(变压器对的输出)之间的差，能够输出具有基本信号的幅度加倍且对噪声信号进行抵消的信号。
应该注意，在图3中示出的每个信号的示意时序图基于输入信号和噪声信号而示出矩形波。输入信号的形状不限于矩形波形。输入信号可以是例如正弦波的形式。而且，输入信号的频率可以随时间改变。噪声信号的形状也不限于矩形波形。噪声信号对应于噪声磁场的变化。在任何一种均匀地作用在输出侧线圈对24、44上的磁场的情况下，包含在从第一输出侧线圈24输出的检测信号中的噪声信号和包含在从第二输出侧线圈44输出的检测信号中的噪声信号都具有相同的极性，并且同步。因而，能够通过获得第一变压器20的第一输出侧线圈24的检测信号和第二变压器40的第二输出侧线圈44的检测信号之间的差来对噪声信号进行抵消。
在上述的信号传输装置100中，在图3D中示出的输出信号146的幅度147是在图3A中示出输入信号140的幅度141的两倍大。通过适当地调整输出电路，能够使输出信号的幅度大致与输入信号140的幅度相同。这样的调整能够通过调整布置在差分电路52中的电阻56a、56b(见图2)的大小，使得输入到减法放大器54的检测信号的幅度变成输入信号幅度的一半来实现。在这种情况下，包含在输入到减法放大器54的检测信号中的噪声信号的幅度变成包含在还没有通过电阻56a、56b的检测信号中的噪声信号的幅度的一半。因而，减法放大器54的输出信号的幅度相对于噪声信号的幅度而言得到加倍。如参照图3所述，在这种情况下，当传输输入信号时，信号传输装置100还能够提高S/N比。
(第二实施例)将描述第二实施例。图4示出根据第二实施例的信号传输装置100b的电路图。信号传输装置100b具有第一变压器20、第二变压器40和信号输出部分50。就在图1中所示的信号传输装置100而言，第一变压器20由第一输入侧线圈22和第一输出侧线圈24形成。第二变压器40由第二输入侧线圈42和第二输出侧线圈44形成。
图4中的虚线L的右侧(输出侧)的构造与图1中所示的信号传输装置100的输出侧的构造相同。因而，在图4中，省略与第一实施例中的信号传输装置100的部件相同的部件的参考标号。
在图1所示的信号传输装置100中，第一输入侧线圈22和第二输入侧线圈42反并联连接在输入端子对10a、10b之间。相反，在本实施例的信号传输装置100b中，第一输入侧线圈22和第二输入侧线圈42反串联连接在输入端子对10a、10b之间。“反串联”能够通过使用在第一实施例的说明中定义的术语(即每个线圈的“输入端”和“输出端”)来表示如下。即，术语“反串联”意思是其中一个输入侧线圈的输出端和另一个输入侧线圈的输出端彼此连接。在图4中，输入端子10a连接到第一输入侧线圈22的输入端22a。第一输入侧线圈22的输出端22b连接到第二输入侧线圈42的输出端42b。第二输入侧线圈42的输入端42a连接到另一个输入端子10b。通过这样的连接，能够设置输入侧线圈对使得由其中一个输入侧线圈产生的磁场方向与由另一个输入侧线圈产生的磁场方向相反。例如，当从外部第一电路900输入的输入信号在箭头102方向上增大时，在流入第二输入侧线圈42的输入信号在箭头114的方向上增大的同时，流入第一输入侧线圈22的输入信号在箭头104的方向上增大。在图4中所示的箭头104和114的方向与在图1中所示的箭头104和114的方向相同。其中变压器对反串联连接在输入端子对之间的信号传输装置100b具有与在图1中描述的信号传输装置100相同的功能，由此实现相同的效果。
(第三实施例)将描述本发明的第三实施例。图5是根据第三实施例的信号传输装置100d的电路图。本实施例的信号传输装置100d具有输入端子对10a、10b、输出端子对12a、12b、变压器对(第一变压器20、第二变压器40)和信号输出部分50b。第一变压器20由第一输入侧线圈22和第一输出侧线圈24形成。第一输出侧线圈24与输入侧线圈22电绝缘，但又与其磁耦合。第二变压器40由第二输入侧线圈42和第二输出侧线圈44形成。第二输出侧线圈44与输入侧线圈42电绝缘，但又与其磁耦合。
在图5中，与图1中所示的信号传输装置100的部件相同的部件采用相同的参考标号。因而，省略对与信号传输装置100的部件相同的部件的说明。本实施例的信号传输装置100d和在图1中所示的信号传输装置100的不同在于信号输出部分50c的结构。
信号传输装置100d的第一变压器20(即，第一输入侧线圈22和第一输出侧线圈24)和第二变压器40(即，第二输入侧线圈42和第二输出侧线圈44)的设置与在图1中所示的信号传输装置100的相同。而且，第一输入侧线圈22的输入端22a和、第二输入侧线圈42的输入端42a、以及输入端子对10a、10b之间的连接关系与图1所示的信号传输装置100的相同。因而，在图5所示的信号传输装置100d中，由输入侧线圈22由于从外部第一电路900输入的输入信号102而产生的磁场方向106也与由第二输入侧线圈42产生的磁场方向116空间相反。
而且，在图5中所示的箭头方向与图1中所示的箭头方向相同。图5中表示输入信号的箭头方向(102、104和114)与图1中采用相同参考标号的箭头方向相同。因而，在图5中由第一输入侧线圈22产生的磁场方向106和由第二输入侧线圈42产生的磁场方向116与图1中所示的相应箭头方向相同。因而，由第一输出侧线圈24由于图5中的输入信号而输出的检测信号方向110和由第二输出侧线圈44输出的检测信号的方向120与图1所示的相应箭头方向相同。而且，在图5中所示的噪声磁场方向130还与在图1所示的相应箭头方向相同。因而，在图5所示的噪声磁场130中，影响第一输出侧线圈24的噪声磁场分量132的方向和影响第二输出侧线圈44的噪声磁场分量134的方向与图1所示的相应箭头的方向相同。
由于在图5中所示的箭头方向与图1中所示的相同，在图5中的磁场和检测信号的方向与图1中所示的相应的磁场和检测信号的方向相同。因而，包含在由第一输出侧线圈24输出的检测信号中的基本信号110和噪声信号136具有相同的极性。另一方面，包含在由第二输出侧线圈44输出的检测信号中的基本信号120和噪声信号138具有相反的极性。
信号传输装置100d具有信号输入部分50c。在信号输出部分50c中，第一输出侧线圈24和第二输出侧线圈44反串联地连接在输出端子对12a、12b之间。具体地讲，在信号输出部分50c中，一方的输出端子12a与第一输出侧线圈24的输出端24b相连接，第一输出侧线圈24的输入端24a与第二输出侧线圈44的输入端44a相连接，第二输出侧线圈44的输出端44b与另一方的输出端子12b相连接。这里反串联的定义与前面相同。
在输出端子对12a、12b上连接着外部的第二电路910。其中，一方的输出端子12b连接在外部的第二电路910的接地912上。
在信号输出部分50c中，第二输出侧线圈44的输出端44b经由一方的输出端子12b与外部的第二电路910的接地912相连接。由此，第二输出侧线圈44所输出的检测信号可以由第二输出侧线圈44的输入端44a相对于接地912的电压来表示。
第二输出侧线圈44的输入端44a与第一输出侧线圈24的输入端24a相连接。第一输出侧线圈24的输出侧24b与输出端子对12a、12b中未连接在接地912上的一方的输出端子12a相联接。由此，输出端子对12a、12b之间的输出信号为以下两个电位差的和，即，第二输出侧线圈44的输入端44a相对于接地912的电位差与第一输出侧线圈24的输出端24b相对于第一输出侧线圈24的输入端24a(输入端24a的电位也就是第二输出侧线圈44的输入端44a的电位)的电位差二者之和。从而，第一输出侧线圈24的检测信号可以由其输出端24b相对于其输入端24a的电位差。
如图1所示的第一实施例的信号传输装置100，在图5所示的信号传输装置100d中，包含在从第一输出侧线圈24的输出端24b输出的检测信号中的基本信号110的极性与包含在从第二输出侧线圈44的输入端44a输出的检测信号中的基本信号120的极性相同。
另一方面，包含在从第一输出侧线圈24的输出端24b输出的检测信号中的噪声信号136的极性与包含在从第二输出侧线圈44的输入端44a输出的检测信号中的噪声信号138的极性相反。
无论输入信号102的方向或者噪声磁场130的方向如何，上述极性之间的关系都得到保持。换言之，输出侧线圈对24、44的布置可表示如下。设置输出侧线圈对以具有其中当作用在其中一个输出侧线圈上的磁场方向与作用在另一个输出侧线圈上的磁场方向相同时，由前一输出侧线圈输出的检测信号的极性与由后一输出侧线圈输出的检测信号的极性相反的关系。
在信号输出部分50c中，第一输出侧线圈24和第二输出侧线圈44反串联连接在输出端子对12a、12b之间。因为这种构造，以接地912为基准，通过第一输出侧线圈24所输出的检测信号加上第二输出侧线圈44所输出的检测信号而获得的输出信号从输出端子12a输出。
图6示出输入信号、从第一输出侧线圈24的输出端24b输出的检测信号、从第二输出侧线圈44的输入端44a输出的检测信号、以及从输出端子12a输出的输出信号的示意时序图。图6A示出输入信号140的波形。图6B示出从第一输出侧线圈24输出的检测信号142的波形。图6C示出从第二输出侧线圈44输出的检测信号148的波形。图6D示出从输出端子12a输出的输出信号150的波形。输入信号140的幅度由参考标号141示出。检测信号142的幅度由参考标号143示出。检测信号148的幅度由参考标号149示出。输出信号150的幅度由参考标号151示出。垂直连接图6A至图6D的每条虚线均表示对于所有信号的相同的时间。
除了噪声信号分量(a)、(b)以外，从第一输出侧线圈24的输出端24b输出的检测信号142的波形(图6B)具有与输入信号140的波形(图6A)相同的极性。检测信号142的幅度143与输入信号140的幅度141相同。噪声信号分量(a)、(b)叠加至检测信号142。
如上所述，从第二输出侧线圈44的输入端44a输出的检测信号148的波形(图6C)的极性与第一输入侧线圈22的输入信号140的波形(图6A)的极性相同。检测信号148的幅度149与输入信号140的幅度141相同。噪声信号分量(c)、(d)叠加至检测信号149。
如上所述，包含从第一输出侧线圈24的输出端24b输出的检测信号142中的噪声信号分量(a)(图6B)具有与包含在从第二输出侧线圈44的输入端44a输出的检测信号148中的噪声信号分量(c)的极性相反的极性。由于噪声信号分量(a)和(c)是由相同时刻(相位)的噪声磁场引起的，故噪声信号分量(a)和(c)具有相同的时刻(相位)。类似地，包含在检测信号142(图6B)中的噪声信号分量(b)具有与包含在检测信号148(图6C)中的噪声信号分量(d)的极性相反的极性，因而噪声信号分量(b)和噪声信号分量(d)同时产生。
另一方面，包含在由第一输出侧线圈24输出的检测信号142中的基本信号(在图6B示出的检测信号142中非噪声信号分量(a)和(b)波形的波形)具有与包含在由第二输出侧线圈44输出的检测信号148中的基本信号(在图6C示出的检测信号148中非噪声信号分量(c)和(d)波形的波形)相同的极性。
在图5中示出的信号输出部分50c将第一输出侧线圈24的检测信号142(图6B)和第二输出侧线圈44的检测信号148(图6B)叠加在一起。接着，信号输出部分50c输出叠加的结果作为到输出端子12a的输出信号。图6D示出输出信号150的波形。如在图6D中示出，在检测信号142和检测信号148中，由输入信号140引起的基本信号叠加在一起而成为幅度151的信号。输出信号150的幅度151是输入信号140的幅度141的两倍大。
另一方面，包含在检测信号142中的噪声信号分量(a)(图6B)和包含在检测信号148中的噪声信号分量(c)(图6C)同时产生，并且具有相反的极性。因而，通过叠加检测信号142和检测信号148，对噪声信号分量(a)和(c)进行抵消。类似地，包含在检测信号142中的噪声信号分量(b)和包含在检测信号148中的噪声信号分量(d)也同时发生，并且具有相反的极性。因而，通过叠加检测信号142和检测信号148，对噪声信号分量(b)和(d)也进行抵消。结果，如在图6D中所示，输出信号150变为其中噪声信号分量被消除并且基本信号(对应于输入信号)的幅度加倍的信号。
如上所述，在本实施例的信号传输装置100d中，设置输入侧线圈对22、42使得由输入线圈22、42两者通过输入信号产生的磁场的方向彼此相反。而且，设置输出侧线圈24、44，以当均匀磁场作用在输出侧线圈两者上时，输出彼此具有相反极性的检测信号。信号输出部分50c将输出侧线圈对24、44反串联连接在输出端子对12a、12b之间。信号输出部分50c将反串联连接的输出侧线圈对24、44的检测信号叠加在一起，并且输出叠加结果作为输出端子对12a、12b的输出信号。根据以上设置，能够获得其中噪声信号被抵消并且幅度是输入信号幅度的两倍的输出信号。信号传输装置100d能够减少由外部噪声磁场引起的噪声信号，并且提高S/N比。
(第四实施例)接着，描述本发明的第四实施例。图7是根据本发明第四实施例的信号传输装置100c的电路图。在图7中所示的信号传输装置100c的信号输出部分50c的配置不同与在图5中所示的信号传输装置100d的配置。省略了其它的部分的说明。
将描述信号输出部分50b。信号输出部分50b是其中第一输出侧线圈24的输入端24a和输出端24b、以及第二输出侧线圈44的输入端44a和输出端44b连接到输出端子12a、12b的电路。在该电路中，第一输出侧线圈24的输出端24b和第二输出侧线圈44的输入端44a连接至输出端子12a。第一输出侧线圈24的输入端24a和第二输出侧线圈44的输出端44b连接到另一个输出端子12b。信号输出部分50b是反并联连接第一输出侧线圈24和第二输出侧线圈44的电路。
输出端子对12a、12b连接到外部第二电路910。输出端子12b连接到外部第二电路910的接地912。因而，在信号传输装置100c中，与外部的第二电路910的接地912相联接的第一输出侧线圈24的输入端24a的电位和第二输出侧线圈44的输出端44b的电位都为接地电位。因而，以接地电位为基准，在输出端24b处的信号能够认为是第一输出侧线圈24的检测信号。类似地，在第二输出侧线圈44的输入端44a处的信号能够认为是第二输出侧线圈44的检测信号。
如在图7中的箭头110和箭头120所示，在由第一输出侧线圈24由于输入信号102而输出的检测信号与由第二输出侧线圈44输出的检测信号之间保持以下关系。当输出端24b相对于第一输出侧线圈24的输入端24a的电势的电势为正时，输入端44a相对于第二输出侧线圈44的输出端44b的电势的电势也是正的。换言之，当作用在输出侧线圈24上的磁场的方向(箭头106)与作用在另一个输出侧线圈44上的磁场方向(箭头116)相反时，由输出侧线圈24输出的检测信号的极性与由另一个输出侧线圈44输出的检测信号的极性相反。此时，由输出侧线圈24、44由于大致均匀地作用在信号传输装置100c上的噪声磁场130而使输出侧线圈24、44输出的检测信号具有彼此相对的极性。能够通过以下事实来理解极性关系，当在第一输出侧线圈24中由噪声磁场130引起的感应电流在箭头136的方向上时，第一输出侧线圈24的检测信号是输入端24a和输出端24b之间的电势差，并且当在第二输出侧线圈44中由噪声磁场130产生的感应电流是在箭头138的方向上时，第二输出侧线圈44的检测信号是输出端44b和输入端44a之间的电势差。
换言之，在信号传输装置100c中，当输入信号施加到输入端子对10a、10b时，输入侧线圈22产生与由另一个输入侧线圈44产生的磁场方向相反方向的磁场。当作用在输出侧线圈24上的磁场方向与作用在另一个输出侧线圈44上磁场方向相反时，输出侧线圈24、44输出具有相同极性的检测信号。以上事实意味着当相同方向的磁场(噪声磁场)作用在输出侧线圈24、44两者上时，输出侧线圈24、44输出具有相反极性的检测信号。
因而，输入信号、由输出侧线圈24、44输出的检测信号、以及输出信号之间的极性关系与图6中所示的极性关系相同。在图7中所示的信号传输装置100c也能够实现与图5中所示的信号传输装置100d相同的效果。
在图7中所示的信号传输装置100c的信号输出部分50b将第一输出侧线圈24和第二输出侧线圈44反并联连接在输出端子对12a、12b之间。信号输出部分50b将由输出侧线圈24、44输出的感应电流(检测信号)叠加在一起，然后输出叠加结果作为输出信号。因而，信号传输装置100c适于传输其中电流值的变化表示信号变化的信号。
另一方面，在图5中所示的信号传输装置100d的信号输出部分50c将第一输出侧线圈24和第二输出侧线圈44反串联连接在输出端子对12a、12b之间。信号输出部分50c将第一输出侧线圈24的输入端24a和输出端24b之间的电势差和第二输出侧线圈44的输出端44b和输入端44a之间的电势差叠加在一起，然后输出叠加结果作为输出信号。因而，信号传输装置100c适于传输其中电压变化表示信号变化的信号。
在图5所示的信号传输装置100d中，或者在图7所示的信号传输装置100c中，通过适当地调整每对变压器的输入侧线圈的匝数和输出侧线圈的匝数之比，能够使输入信号的幅度和输出信号的幅度彼此一致。
而且，在图7中所示的信号传输装置100c的信号输出部分50b是简单地将输出侧线圈对24、44反并联连接在输出端子对12a、12b之间的电路。在图5中示出的信号传输装置100d的信号输出部分50c是简单地将输出侧线圈对24、44反串联连接在输出端子对12a、12b之间的电路。因而，信号传输装置100c或者100d能够通过将其信号输出部分配置有不存在减法放大器的简单电路而实现。
另一方面，在图1所示的信号传输装置100和在图4所示的信号传输装置100b中，其信号输出部分分别具有减法放大器。通过设置减法放大器，能够降低外部噪声磁场的影响，并且还能够降低外部电场的影响。
在图1所示的信号传输装置100、在图4所示的信号传输装置100b、在图5所示的信号传输装置100d、以及在图7中所示的信号传输装置100c中，第一输入侧线圈22和第二输入侧线圈42相当于于在输入端子对之间连接的线圈对。第一输出侧线圈24和第二输出侧线圈44相当于磁传感器对。从第一输出侧线圈24和第二输出侧线圈44输出的感应电流相当于由每个磁传感器响应于作用在磁传感器上的磁场而输出的检测信号。
接下来，将描述能够设置在上述实施例中图示的信号传输装置100、信号传输装置100b、信号传输装置100c或者信号传输装置100c中的第一变压器20和第二变压器40的具体结构的示例。以下所述的变压器形成在半导体衬底上。通过在半导体衬底上形成变压器，能够减少信号传输装置的尺寸。
在半导体衬底上形成的变压器参照图8来描述。图8A是IC芯片402固定在其上的半导体衬底400的示意侧视图。图8B是图8A中所示的IC芯片402固定在其上的半导体衬底400的示意平面视图。应该注意，置于半导体衬底400顶部上的IC芯片402在图8B的示意平面视图中以虚线(双点划线)图示。第一变压器410和第二变压器416形成在半导体衬底400和IC芯片402之间。
IC芯片402经由焊球404固定到半导体衬底400上。
第一变压器410由形成在IC芯片402的底面上的第一线圈406以及在半导体衬底400的表面上朝向第一线圈406的位置处形成的第二线圈408形成。
第一线圈406由在IC芯片402的底部以扁平形式缠绕的引线形成。形成第一线圈406的引线的两端是第一线圈端子406a、406b。第一线圈406经由第一线圈端子406a、406b电连接到IC芯片402的内部。
第二线圈408螺旋地形在面对在半导体衬底400的表面上的第一线圈406的位置处。形成在半导体衬底400的表面上的第二线圈408是借助于诸如蚀刻或者金属膜蒸发处理的半导体处理技术形成在半导体衬底400的表面上的螺旋形导电部分。导电部分的两端是第二线圈端子408a、408b。第二线圈408经由第二线圈端子408a、408b电连接到其它IC芯片或者电路。
第一线圈406与第二线圈408相对布置。当电流流入其中一个线圈中时，在另一个线圈中产生感应电流。第二变压器416以与第一变压器410相同的方式形成。
第一变压器410的轴向方向(通过线圈中心并且垂直于缠绕面的方向)与第二变压器416的轴向方向平行布置。因而，如上述实施例所述，变压器对410和416能够满足以下关系当施加电流时，由其中一个变压器的输入侧线圈产生的磁场方向与由另一个变压器的输入侧线圈产生的磁场方向相反。而且，变压器的输出侧线圈能够满足以下关系当相同方向的磁场作用在输出侧线圈上时，输出具有相同极性的感应电流(检测信号)。或者，变压器的输出侧线圈能够满足以下关系当相同方向的磁场作用在输出侧线圈时，输出具有相反极性的感应电流(检测信号)。
设置导电部件418以包围第一变压器410和第二变压器416。通过布置导电部件418，能够降低作用在变压器对410和416上的外部噪声磁场的影响。
在第一变压器410的第一线圈406和第二线圈408之间以及第二变压器416的两个线圈之间布置静电屏蔽膜420。通过在每个变压器的两个线圈之间布置静电屏蔽膜420，能够降低由外部电场引起的噪声影响。
应该注意，第一线圈406和第二线圈408例如可以由单圈线圈形成，只要两个线圈起着线圈的作用就可以了。
参照图9描述能够在半导体衬底上形成的其它类型的变压器。细长导体部分436a至436g和端子438、440、442和444借助于诸如蚀刻或者蒸发处理的半导体处理技术形成在半导体衬底430上。
导体部分436a的一端通过接合导线446连接到端子438。导体部分436a的另一端通过接合导线连接到导体部分436c的一端。导体部分436c的另一端通过接合导线连接到导体部分436e的一端。类似地，导体部分436e通过接合导线连接到导体部分436g。导体部分436g通过接合导线连接到端子444。应该注意，在图9中，参考标号446仅应用至最左侧的接合导线，并且没有参考标号应用至其它接合导线。
通过上述的连接，在其两端具有端子438和端子444的第一线圈由导体部分436a、436c、436e和436g以及连接这些导电部分的接合导线446形成。类似地，第二线圈通过由接合导线相继连接端子440、导体部分436b、436d、436f和端子442而形成。变压器432由第一线圈和第二线圈形成。第一线圈的轴线与第二线圈的轴线相同。
变压器434以类似的方式形成。变压器对432和434的轴向方向平行形成。因而，如上述实施例所述，变压器对432、434能够满足以下关系当电流施加到输入侧线圈时，由变压器对的输入侧线圈产生的磁场方向彼此相反。而且，变压器的输出侧线圈能够满足以下关系当相同方向的磁场作用在输出侧线圈上时，输出具有相同极性的感应电流(检测信号)。或者，变压器的输出侧线圈能够满足以下关系当相同方向的磁场作用在输出侧线圈时，输出具有相反极性的感应电流(检测信号)。
参照图10描述形成在半导体衬底上另一个变压器。在该示例中，IC芯片452安装在IC封装450的中心。引线框架460a至460g形成在IC封装450顶部上的IC芯片452的一侧。端子462、464、466和468形成在IC芯片452上。
IC芯片452上的端子462和引线框架460a的一端通过接合导线470彼此连接。引线框架460a的另一端通过接合导线470连接到引线框架460c的一端。如同图9，引线框架460c、引线框架460e、引线框架460g和端子468通过接合导线依次连接。其两端具有端子462和端子468的第一线圈由引线框架460a、引线框架460c、引线框架460e、引线框架460g和接合导线470形成。类似地，其两端具有端子464和端子466的第二线圈由引线框架460b、引线框架460d、引线框架460f和接合导线470形成。第一变压器454由第一线圈和第二线圈形成。第二变压器456以相同的方式形成。因而，形成了变压器对454、456。
第一变压器454和第二变压器456形成为轴线方向平行布置。因而，如上述实施例所述，变压器对454、456能够满足以下关系当电流(输入信号)施加到变压器的输入侧线圈时，在输入侧线圈的内部产生的磁场方向彼此相反。而且，这些变压器的输出侧线圈能够满足以下关系当相同方向的磁场作用在输出侧线圈上时，输出具有相同极性的感应电流(检测信号)。或者，变压器的输出侧线圈能够满足以下关系当相同方向的磁场作用在输出侧线圈上时，输出具有相反极性的感应电流(检测信号)。
在图8所示的变压器对可借助于多层配线技术形成在单个半导体衬底上。信号传输装置的变压器以外的部件可以嵌入在IC芯片中。因而，能够实现紧凑的信号传输装置。
通过在半导体衬底上形成变压器对，变压器对(即，输入侧线圈对和输出侧线圈对)能够布置在彼此靠近的位置处。通过将输出侧线圈对布置在彼此靠近的位置处，噪声磁场均匀地作用在变压器的输出侧线圈上。能够使包含在输出侧线圈对的检测信号中的噪声信号成为具有大致相同波形的信号。当获得输出侧线圈对的检测信号之间的差时，能够更精确地去除噪声信号。能够实现更精确地消除外部噪声磁场影响的信号传输装置。
(第五实施例)接下来将描述第五实施例。第五实施例的信号传输装置使用霍耳元件代替线圈作为磁传感器。霍耳元件输出对应于作用磁场强度的霍耳电压。
图11示出第五实施例的信号传输装置100e的电路图。信号传输装置100e具有输出端子对10a、10b、输出端子对12a、12b、信号传输部分对(第一信号传输部分60和第二信号传输部分80)、和信号输出部分50d。与图1所示的部件相同的部件使用相同的参考标号。省略用相同参考标号表示的与图1所示的部件相同部件的说明。信号传输部分对60、80对应于第一实施例的信号传输装置100中的变压器对20、40。每个信号传输部分通过磁场传输信号。
第一信号传输部分60具有第一输入侧线圈22、第一霍耳元件62和减法放大器70。第一输入侧元件22和第一霍耳元件62彼此电绝缘，但又彼此磁耦合。类似地，第二信号传输部分80具有第二输出侧线圈42、第二霍耳元件82和减法放大器90。第二输入侧线圈42和第二霍耳元件82彼此电绝缘但又彼此磁耦合。此处，“磁耦合”意指霍耳元件产生对应于由输出侧线圈产生的磁场的霍耳电压。
在信号传输装置100e中，电路在第一输入侧线圈22和第一霍耳元件62之间绝缘，并且在第二输入侧线圈42和第二霍耳元件82之间绝缘。为了示出这种绝缘，图11示出通过第一信号传输部分60的第一输入侧线圈22和第一霍耳元件62之间并通过第二信号传输部分80的第二输入侧线圈42和第二霍耳元件82之间的虚线L。虚线L的左侧被称为“输入侧”，而虚线L的右侧被称为“输出侧”。输出侧的配置与在图1中所示的相同。因而，当输入信号从外部第一电路900输入时，输入侧线圈对22和42产生如箭头106和箭头116所示的空间方向相反的磁场。由于输入侧线圈的配置与在图1中所示的相同，省略对其的详细说明。
设置在第一信号传输部分60中的第一霍耳元件62具有四个端子62a、62b、62c和62d。第一霍耳元件62的端子62a经由电阻64升压(pull up)到预定电压。端子62b连接到第二电路910的接地912。当在端子62a和62b之间施加预定电压时，第一霍耳元件62根据作用在霍耳元件62上的磁场强度在端子62c和62d之间产生霍耳电压E1。输出对应于磁场强度的霍耳电压的端子62c和62d被称为“霍耳电压输出端子”。当磁场在箭头106的方向作用时，第一霍耳元件62在端子62c处产生相对于端子62d电势的正电压。相反，当磁场在与箭头106相反的方向上作用时，第一霍耳元件在端子62c处产生相对于端子62d的电势的负电压。
第一霍耳元件62的霍耳电压输出端62c经由电阻68a和缓冲器66a连接到减法放大器70的非反向输入端70a。缓冲器66a具有等于1.0的增益。非反向输入端70a还经由电阻72a连接到第二电路910的接地9112。
第一霍耳元件62的霍耳电压输出端62d经由电阻68b和缓冲器66b连接到减法放大器70的反向输入端70b。缓冲器66b具有等于1.0的增益。反向输入端70b还经由电阻72b连接到减法放大器70的输出端70c。减法放大器70的非反向输入端70a经由电阻92a与外部的第二电路910的接地912相连接。通过上述这样的配置，具有第一霍耳元件62的第一信号传输部分60的输出(例如，检测信号)被表示为第二电路910的接地912的电势和减法放大器70的输出端70c的电势之间的差。
缓冲器66a和66b具有相同的性能。电阻68a和68b的电阻值彼此相等。电阻72a和72b的电阻值也彼此相等。插入缓冲器66a、66b和电阻68a、68b、72a和72b以稳定地操作减法放大器70。
减法放大器70的输出端连接到设置在信号输出部分50d中的减法放大器54的非反向输入端54a。
应该注意，插入缓冲器66a、66b、电阻68a、68b、72a、72b和减法放大器70以使霍耳元件62的输出信号(检测信号)作为相对于第二电路910的接地电势的电压信号。此处，应该注意，减法放大器70不是“用于获得由磁传感器对(霍耳元件62、82)输出的检测信号之间的差的减法放大器”。信号输出部分50d的减法放大器54对应于“用于获得由磁传感器对(霍耳元件62、82)输出的检测信号之间的差的减法放大器”。
第二信号传输部分80的电路配置与第一信号传输部分60的电路配置相同。设置在第二信号传输部分80中的第二霍耳元件82具有四个端子82a、82b、82c和82d。第二霍耳元件82的端子82a经由电阻84升压到预定电压。端子82b连接到第二电路910的接地912。当在端子82a和82b之间施加预定电压时，第二霍耳元件82响应于作用在霍耳元件82上的磁场强度在端子82c和82d之间输出霍耳电压E2。由霍耳元件82输出的霍耳电压E2相当于“由磁传感器输出的检测信号”。输出对应于作用在霍耳元件82上的磁场强度的霍耳电压的端子82c和82d被称为“霍耳电压输出端子”。
当磁场在箭头106方向上作用在第二霍耳元件82上时，第二霍耳元件82向端子82c输出相对于端子82d的电势水平的正电压。相反，当磁场在与箭头106相反的方向上作用第二霍耳元件82时，第二霍耳元件82向端子82c输出相对于端子82d的电势水平的负电压。因而，第一信号传输部分60的第一霍耳元件62和第二信号传输部分80的第二霍耳元件82以以下关系布置当相同方向的磁场作用在两个元件62、82上时，输出具有相同极性的霍耳电压(检测信号)。
第二霍耳元件82的霍耳电压输出端82c经由电阻88a和缓冲器86a连接到减法放大器90的非反向输出端90a。缓冲器86a具有等于1.0的增益。非反向输入端90a还经由电阻92a连接到第二电路910的接地912。
第二霍耳元件82的霍耳电压输出端82d经由电阻88b和缓冲器86b连接到减法放大器90的反向输出端90b。缓冲器86b具有等于1.0的增益。反向输入端90b还经由电阻92b连接到减法放大器90的输出端90c。通过上述这样的配置，具有第二霍耳元件82的第二信号传输部分80的输出(即，检测信号)表示为第二电路910的接地912的电势和减法放大器90的输出端90c的电势之间的差。
缓冲器86a和86b具有相同的性能。电阻88a和88b的电阻值彼此相等。电阻92a和92b的电阻值也彼此相等。插入缓冲器86a、86b和电阻88a、88b、92a和92b以稳定地操作减法放大器90。
减法放大器90的输出端90c连接到设置在信号输出部分50d中的减法放大器54的反向输入端54b。
应该注意，插入缓冲器86a、86b、电阻88a、88b、92a、92b和减法放大器90以使霍耳元件82的输出信号(检测信号)作为相对于第二电路910的接地电势的电压信号。尤其是，应该注意，减法放大器90不是“用于获得由磁传感器对(霍耳元件62、82)的输出信号之间的差的减法放大器”。如上所述，信号输出部分50d的减法放大器54对应于“用于获得由磁传感器对(霍耳元件62、82)输出的检测信号之间的差的减法放大器”。
设置在信号输出部分50d中的减法放大器54的输出端54c连接到信号传输装置100e的输出端子12a。信号传输装置100e的输出端子12b连接到外部第二电路910并连接到第二电路910的接地912。信号输出部分50d具有与在图2中所示的差分电路52相同的配置。
在信号传输装置100e的输出侧中，第一霍耳元件62的端子62b和第二霍耳元件82的端子82b连接到外部第二电路910的接地912。由此，信号传输装置100e的输出端子12b处于等价于连接到外部第二电路910的接地912的状态。因而，输出端54c相对于接地912的电势的电势变成输出端子对12a、12b之间输出的输出信号。
以下描述信号传输装置100e的操作。
如上所述，设置第一霍耳元件62和第二霍耳元件82，以当相同方向的磁场作用在两个霍耳元件62、82上时，输出具有相同极性的霍耳电压(检测信号)。另一方面，设置第一输入侧线圈22和第二输入侧线圈42，使得当施加输入信号时，输入侧线圈22产生与由另一个输入侧线圈42产生的磁场方向相反方向的磁场。第一信号传输部分60由于输入信号而输出的检测信号(该检测信号对应于基本信号)的极性与由第二信号传输部分80由于相同的输入信号而输出的检测信号(该检测信号对应于基本信号)的极性相反。
另一方面，大致均匀的噪声磁场130作用在信号传输装置100e上。在噪声磁场130中，影响第一霍耳元件62的噪声磁场分量132和影响第二霍耳元件82的噪声磁场分量134处于相同的方向并具有相同的强度。由第一信号传输部分60由于噪声磁场130而输出的检测信号(该检测信号对应于噪声信号)的极性与由第二信号传输部分80由于噪声磁场130而输出的检测信号(该检测信号对应于噪声信号)的极性相同。
包含在上述信号传输部分对60、80中每个的检测信号中的基本信号和噪声信号之间的关系与包含在图1所示的信号传输装置100的每个输出侧线圈24、44的检测信号中的基本信号和噪声信号之间的关系相同。而且，信号传输装置100e的信号传输部分50d具有与图1所示的信号传输装置100的信号传输部分50相同的结构。因而，在输入端子对10a、10b之间输入的输入信号、由第一信号传输部分60输出的检测信号、由第二信号传输部分80输出的检测信号、以及由信号输出部分50d输出的输出信号之间的关系与图3的示意时序图中示出的关系相同。在图11中所示的信号传输装置100e还实现了与图1所示的信号传输装置100相同的减少噪声信号的性能。
(第六实施例)接下来，参照图12描述本发明的第六实施例。图12示出根据第六实施例的信号传输装置100f的电路图。在图12中，与图11所示的信号传输装置100e的部件相同的部件使用相同的参考标号。省略与图11描述的信号传输装置100e的部件相同的部件的说明。
在信号传输装置100f中，第一输入侧线圈22、第二输入侧线圈42、第一霍耳元件62和第二霍耳元件82之间的位置关系与图11所示的信号传输装置100e的位置关系相同。然而，在本实施例中，由第一霍耳元件62输出的检测信号表示为霍耳电压输出端62d相对于霍耳电压输出端62c的电势的电势E1。另一方面，由第二霍耳元件82输出的检测信号表示为霍耳电压输出端82c相对于霍耳电压输出端82d的电势的电势E2。在本实施例中，不同于图11所示的情况，第二霍耳元件82的检测信号的正负值反向。因而，在本实施例中，设置霍耳元件对(第一霍耳元件62和第二霍耳元件82)，使得当作用在其中一个霍耳元件上的磁场方向与作用在另一个霍耳元件上的磁场方向相同时，其中一个霍耳元件的检测信号的极性和另一个霍耳元件的检测信号的极性相反。
信号传输装置100f具有信号输出部分50e。信号传输部分50e的配置不同于图11所示的信号传输装置100e的信号传输部分50d的配置。
信号输出部分50e形成将霍耳元件62、82反串联连接在输出端子对12a、12b之间的电路。信号输出部分50e将输出端子12a连接到第一霍耳元件62的霍耳电压输出端62d。信号输出部分50e将第一霍耳元件62的霍耳电压输出端62c连接到第二霍耳元件82的霍耳电压输出端82c。信号输出部分50e将第二霍耳元件82的霍耳电压输出端82d连接到其它输出端子12b。
信号输出部分50e反串联连接第一霍耳元件62和第二霍耳元件82。因而，输入信号、霍耳元件对62、64的霍耳电压(即，检测信号)和从输出端子对12a、12b输出的输出信号之间的极性关系与图7所示的信号传输装置100d的信号之间的极性关系相同。图5所示的信号传输装置100d也能够实现与图5所示的信号传输装置100d相同的减少噪声信号的性能。
应该注意，插入电流调节二极管95以使霍耳元件62、82的霍耳电压输出端62c、62d、82c和82d相对于接地912具有高的阻抗。因而，图11所示的信号传输装置100e不需要霍耳元件62、82稳定工作所需的减法放大器70、90。应该注意，图12所示的电路图是示意图，因而，没有示出用于霍耳元件对62、82稳定工作的电阻等。
(第七实施例)接下来，参照图13描述本发明的第七实施例。图13是根据第七实施例的信号传输装置100g的电路图。在图13中，与图11所示的信号传输装置100e的部件相同的部件使用相同的参考标号。省略与图11的信号传输装置100e的部件相同的部件的说明。
在图13所示的信号传输装置100g使用霍耳元件对62、82作为磁传感器对。霍耳元件62、82分别与输入侧线圈对22、42电绝缘。霍耳元件62与输入侧线圈22磁耦合。霍耳元件82与输入侧线圈42磁耦合。
设置霍耳元件对62、82，使得当均匀的噪声磁场130作用在两个霍耳元件上时，由霍耳元件62输出的霍耳电压(检测信号)E1的极性与由霍耳元件82输出的霍耳电压(检测信号)E2的极性相同。
信号传输装置100g的信号输出部分50f反并联连接霍耳元件对62、82。信号传输部分50f用连接点51a将霍耳元件62的霍耳电压输出端62c连接到霍耳元件82的霍耳电压输出端82d。信号输出部分50f用连接点51b将霍耳元件62的霍耳电压输出端62d连接到霍耳元件82的霍耳电压输出端82c。因而，连接点51b的电势和连接点51a的电势之间的差等于霍耳电压输出端62d相对于霍耳元件62的霍耳电压输出端62c的电势E1与霍耳电压输出端82c相对于霍耳元件82的霍耳电压输出端82d的电势E2之间的差。通过这样的配置，在连接点51a和连接点51b之间输出其中包含在由霍耳元件对输出的检测信号中的基本信号加倍且包含在这些检测信号中的噪声信号抵消的信号。
应该注意，设置图13中的缓冲器96a、96b、电阻97a、97b、99a、99b和减法放大器98以稳定地获取对应于连接点51a和连接点51b之间的电势差的输出信号。减法放大器98的非反向输入端98a经由电阻97a和缓冲器96a连接到连接点51a。非反向输入端98a还经由电阻99a连接到第二电路910的接地912。减法放大器98的反向输入端98b经由电阻97b和缓冲器96b连接到连接点51b。反向输入端98b经由电阻99b与输出端98c相联接。借助于这些连接，减法放大器98运行来将反并联连接的霍耳元件对62、82的检测信号之间的电势差转换成相对于接地电势的电势。应该注意，减法放大器98不是“用于获得磁传感器对(霍耳元件62、82)的检测信号之间的差的减法放大器”。信号输出部分50f借助于霍耳元件62的输出端62c、62d、霍耳元件82的输出端82c、82d、以及连接点51a、51b之间的布线获得磁传感器对(霍耳元件62、82)的输出信号之间的差。
在图11至图13所示的信号传输装置中，霍耳元件62、82相当于磁传感器。
在图11所示的信号传输装置100e中，基于霍耳元件62的霍耳电压从减法放大器70输出的信号对应于响应于作用的磁场从其中一个磁传感器中输出的检测信号。类似地，基于霍耳元件82的霍耳电压从减法放大器90输出的信号对应于响应于作用的磁场从另一个磁传感器输出的检测信号。
在图12所示的信号传输装置100f中，由霍耳元件对62、82输出的霍耳电压本身对应于响应于作用的磁场从磁传感器输出的检测信号。
在图13所示的信号传输装置100g中，由霍耳元件对62、82输出的霍耳电压本身对应于响应于作用的磁场从磁传感器输出的检测信号。
图11至图13所示的信号传输装置使用霍耳元件对作为磁传感器对。可以使用其电阻值响应于作用的磁场而变化的磁阻元件代替霍耳元件。
第一实施例的信号传输装置使用检测线圈对作为磁传感器对。在第一实施例的信号传输装置中，变压器由输入侧线圈和与输入侧线圈磁耦合的检测线圈形成。在变压器中，从检测线圈输出对应于输入到输入侧线圈中的电流的变化的感应电流。使用变压器的第一实施例的信号传输装置100适于输入信号是交流电的情况。
另一方面，霍耳元件或者磁阻元件的输出根据作用的磁场的强度而变化。使用霍耳元件或者磁阻元件作为磁传感器的信号传输装置适于输入信号是直流电的情况。
已经详细地描述了本发明的实施例。这些实施例仅仅是示例，不是限制权利要求的范围。在本权利要求中描述的技术包括通过不同地变形或者改变上述实施例而获得。
还可以通过以下方式实现输入侧线圈对，其中一个输入侧线圈产生的磁场方向与由另一个输入侧线圈产生的磁场方向相反。缠绕方向相同的输入侧线圈对布置成其轴线平行布置。接着，每个输入侧线圈可以连接在输入端子对之间，使得输入信号在空间方向彼此相反的方向上流动。或者，缠绕方向彼此相反的输入侧线圈对布置成其轴线平行布置。接着，每个输入侧线圈可以连接在输入端子对之间，使得输入信号在空间方向相同的方向上流动。在任何一种情况下，其中一个输入侧线圈产生的磁场方向与由另一个输入侧线圈产生的磁场方向相反。
而且，在使用检测线圈对作为磁传感器对的情况下(即，在每个输入侧线圈和相应的输出侧线圈形成变压器的情况下)，在将自第一电路900输入的信号向第二电路910传输时，可以有效地同时进行AM调制或者FM调制。
进一步，信号传输装置可以具有多对信号传输部分。
应该注意，词语“正串联”、“正并联”、“反串联”和“反并联”依存于磁传感器的端子的正负极性。
而且，在本说明书或者附图中描述的每个技术特征通过自身或者通过结合各种技术特征具有技术实用性，并且应用时不限于在权利要求书描述的组合。而且，在本说明书或者附图中描述的技术能够同时实现多个目的，因而通过实现其中一个目的具有技术实用性。
权利要求
1.一种信号传输装置，包括输入端子对，其中，在所述输入端子对之间施加输入信号；输出端子对，所述输出端子对与所述输入端子对电绝缘；线圈对，其中，所述线圈中每一者均连接在所述输入端子对之间，并且分别响应于施加在所述输入端子对之间的所述输入信号产生磁场，且由所述线圈中的一者产生的所述磁场的方向与由所述线圈中的另一者产生的所述磁场的方向相反；磁传感器对，其中，所述传感器对中每一者均唯一地对应于所述线圈中的一者，所述磁传感器中每一者均检测由所述对应线圈产生的所述磁场，并且响应于所述检测到的磁场输出检测信号；以及信号输出部分，所述信号输出部分向所述输出端子对输出输出信号，所述输出信号对应于由所述磁传感器对输出的所述检测信号对之间的差。
2.根据权利要求1所述的信号传输装置，其中，设置所述磁传感器对，以在作用在所述磁传感器中的一者上的磁场方向与作用在所述磁传感器中的另一者上的磁场方向相同时，输出具有相同极性的所述检测信号对，并且所述信号输出部分从所述磁传感器中的所述另一者的所述检测信号减去所述磁传感器中的所述一者的所述检测信号，并且输出所述减法的结果。
3.根据权利要求2所述的信号传输装置，其中所述信号输出部具有用于上述减法的减法放大器。
4.根据权利要求1所述的信号传输装置，其中设置所述磁传感器对，以在作用在所述磁传感器中的一者上的磁场方向与作用在所述磁传感器中的另一者上的磁场方向相同时，输出具有相反极性的所述检测信号对，并且所述信号输出部分将所述检测信号对叠加，并且输出所述叠加的结果。
5.根据权利要求4所述的信号传输装置，其中所述磁传感器对包括霍耳元件对，并且所述信号输出部分包括并联连接的所述磁传感器对，所述磁传感器对并联连接在所述输出端子对之间。
6.根据权利要求4所述的信号传输装置，其中所述磁传感器对包括霍耳元件对，并且所述信号输出部分包括串联连接的所述磁传感器对，所述磁传感器对串联连接在所述输出端子对之间。
7.根据权利要求4所述的信号传输装置，其中所述信号输出部分包括串联连接的所述磁传感器对，所述磁传感器对串联连接在所述输出端子对之间，并且，所述磁传感器对为检测线圈对。
8.根据权利要求4所述的信号传输装置，其中所述信号输出部分包括并联连接的所述磁传感器对，所述磁传感器对并联连接在所述输出端子对之间，并且，所述磁传感器对为检测线圈对。
9.根据权利要求1所述的信号传输装置，其中，所述磁传感器对从由以下项组成的组中选择霍耳元件对、检测线圈对和磁阻元件对。
10.根据权利要求1所述的信号传输装置，其中，所述线圈对串联连接在所述输入端子对之间。
11.根据权利要求1所述的信号传输装置，其中，所述线圈对并联连接在所述输入端子对之间。
全文摘要
本发明提供一种信号传输装置，其在减少外部噪声磁场影响的同时将施加到输入端子对的信号传输到与输入端子对电绝缘的输出端子对。信号传输装置具有线圈对、磁传感器对和信号输出部分。每个线圈连接在输入端子对之间。每个线圈响应于施加在输入端子对之间的输入信号分别产生磁场。由其中一个线圈产生的磁场的方向与由另一个线圈产生的磁场的方向相反。每个磁传感器唯一地对应于其中一个线圈，并且响应于所检测磁场输出检测信号。信号输出部分将输出信号输出到输出端子对。输出信号对应于由磁传感器对输出的检测信号对之间的差。在该差中，由外部噪声磁场引起的信号分量被抵消了。另一方面，在该差中，由施加到所述输入端子对之间的输入信号引起的信号分量相对于输入信号加倍。由此，信号输出部分输出具有高S/N比的输出信号。
文档编号H04L25/02GK101051550SQ20071000561
公开日2007年10月10日 申请日期2007年3月1日 优先权日2006年3月1日
发明者安保正治 申请人:丰田自动车株式会社
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