專利名稱：具有自動(dòng)靈敏度調(diào)節(jié)的磁場(chǎng)傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及磁場(chǎng)傳感器，更具體而言，涉及具有用于感測(cè)和調(diào)節(jié)磁場(chǎng)傳感 器對(duì)于磁場(chǎng)的靈敏度的電路的磁場(chǎng)傳感器。
背景技術(shù)：
磁場(chǎng)傳感器采用通常耦合到各種電子電路并且全部設(shè)置在公共襯底上方的各種 類型的磁場(chǎng)感測(cè)元件，例如霍爾效應(yīng)元件和磁阻元件。磁場(chǎng)感測(cè)元件(以及磁場(chǎng)傳感器) 可以通過(guò)各種性能特性進(jìn)行表征，所述各種性能特性中的一種是靈敏度，可以按照輸出信 號(hào)幅值對(duì)磁場(chǎng)感測(cè)元件所暴露到的磁場(chǎng)來(lái)表示靈敏度。已經(jīng)知道，磁場(chǎng)感測(cè)元件的靈敏度并且因此磁場(chǎng)傳感器的靈敏度相對(duì)于多個(gè)參數(shù) 變化。例如，靈敏度可以相對(duì)于磁場(chǎng)感測(cè)元件的溫度變化而變化。對(duì)于另一示例，靈敏度可 以相對(duì)于施加在其上方設(shè)置有磁場(chǎng)感測(cè)元件的襯底上的應(yīng)變變化。這樣的應(yīng)變可以在制造 包含襯底的集成電路時(shí)施加到襯底上。例如，可以通過(guò)固化用于形成襯底的封裝，例如塑料 封裝的模制化合物引起的應(yīng)力來(lái)施加該應(yīng)變。應(yīng)該意識(shí)到，磁場(chǎng)傳感器的溫度變化能夠直接導(dǎo)致溫度變化引起的靈敏度變化。 然而，磁場(chǎng)傳感器的溫度變化還能夠間接導(dǎo)致其中溫度將應(yīng)變給予到其上方設(shè)置有磁場(chǎng)感 測(cè)元件的襯底上的靈敏度變化。磁場(chǎng)傳感器以及磁場(chǎng)感測(cè)元件的靈敏度變化是不期望的。

發(fā)明內(nèi)容
包括磁場(chǎng)感測(cè)元件的磁場(chǎng)傳感器能夠直接或者間接測(cè)量磁場(chǎng)感測(cè)元件的靈敏度， 并且能夠相應(yīng)地調(diào)節(jié)磁場(chǎng)傳感器的靈敏度。因此，磁場(chǎng)傳感器維持對(duì)于磁場(chǎng)的靈敏度，該磁 場(chǎng)在存在溫度漂移(excursion)或者在制造步驟中通常是不可變的，該溫度漂移和制造步 驟否則會(huì)趨于改變磁場(chǎng)傳感器的靈敏度。根據(jù)本發(fā)明的一方面，一種磁場(chǎng)傳感器包括由襯底支撐的磁場(chǎng)感測(cè)元件。所述磁 場(chǎng)感測(cè)元件用于生成包括磁場(chǎng)響應(yīng)信號(hào)部分的輸出信號(hào)。所述磁場(chǎng)響應(yīng)信號(hào)部分具有對(duì)于 第一磁場(chǎng)的靈敏度。所述磁場(chǎng)傳感器還包括反饋電路，所述反饋電路包括由所述襯底支撐 并且鄰近所述磁場(chǎng)感測(cè)元件的電流導(dǎo)體。所述電流導(dǎo)體用于生成第二磁場(chǎng)。所述反饋電路 還包括配置為響應(yīng)于所述第二磁場(chǎng)而生成增益調(diào)節(jié)信號(hào)的增益計(jì)算電路。所述磁場(chǎng)傳感器 還包括由所述襯底支撐并且具有耦合成接收所述增益調(diào)節(jié)信號(hào)的增益調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)的增益調(diào) 節(jié)電路。所述增益調(diào)節(jié)電路配置為響應(yīng)于所述增益調(diào)節(jié)信號(hào)而調(diào)節(jié)所述磁場(chǎng)響應(yīng)信號(hào)部分 的所述靈敏度。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種磁場(chǎng)傳感器包括由襯底支撐的磁場(chǎng)感測(cè)元件。所述 磁場(chǎng)感測(cè)元件用于生成包括磁場(chǎng)響應(yīng)信號(hào)部分的輸出信號(hào)。所述磁場(chǎng)響應(yīng)信號(hào)部分具有對(duì) 于第一磁場(chǎng)的靈敏度。所述磁場(chǎng)傳感器還包括反饋電路。所述反饋電路包括由所述襯底支 撐的第一壓電電阻器。所述第一壓電電阻器具有節(jié)點(diǎn)，在所述節(jié)點(diǎn)處生成第一壓電輸出信
5號(hào)。所述第一壓電輸出信號(hào)響應(yīng)于所述襯底在第一方向上的應(yīng)變。所述反饋電路還包括由 所述襯底支撐的第二壓電電阻器。所述第一和第二壓電電阻器中的每一個(gè)具有各自的主響 應(yīng)軸(primary response axis)，其中所述第一和第二壓電電阻器在相對(duì)的取向上設(shè)置使 得它們各自的主響應(yīng)軸基本上垂直。所述第二壓電電阻器具有節(jié)點(diǎn)，在所述節(jié)點(diǎn)處生成第 二壓電輸出信號(hào)。所述第二壓電輸出信號(hào)響應(yīng)于所述襯底在基本上垂直于所述第一方向的 第二方向上的應(yīng)變。所述反饋電路還包括具有耦合成接收與所述第一和第二壓電輸出信號(hào) 相關(guān)的信號(hào)的第一和第二輸入節(jié)點(diǎn)并且具有輸出節(jié)點(diǎn)的組合電路，在所述輸出節(jié)點(diǎn)處生成 增益調(diào)節(jié)信號(hào)。所述磁場(chǎng)傳感器還包括由所述襯底支撐并且具有耦合成接收所述增益調(diào)節(jié) 信號(hào)的增益調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)的增益調(diào)節(jié)電路。所述增益調(diào)節(jié)電路配置為響應(yīng)于所述增益調(diào)節(jié)信號(hào) 而調(diào)節(jié)所述磁場(chǎng)響應(yīng)信號(hào)部分的所述靈敏度。


根據(jù)下面附圖的詳細(xì)說(shuō)明，可以更加充分地理解本發(fā)明的前述特征以及本發(fā)明本 身，在附圖中圖1是具有耦合到增益調(diào)節(jié)電路的磁場(chǎng)感測(cè)元件的電路的方框圖，所述磁場(chǎng)感測(cè) 元件在這里是霍爾效應(yīng)元件，其中，將所述增益調(diào)節(jié)電路耦合到反饋電路，所述反饋電路用 于提供增益調(diào)節(jié)信號(hào)以調(diào)節(jié)增益調(diào)節(jié)電路的增益，其中，在一些實(shí)施例中，所述反饋電路包 括溫度閾值電路和/或通電(power-on)電路；圖IA是示出了能夠用作圖1的溫度閾值電路的溫度閾值電路的示例性實(shí)施例的 方框圖；圖IB是示出了能夠用作圖1的溫度閾值電路的溫度閾值電路的另一示例性實(shí)施 例的方框圖；圖IC是示出了能夠用于代替圖1的通電電路和溫度閾值電路的組合通電溫度閾 值電路的方框圖；圖2是圖1的電路的特定實(shí)施例的方框圖，其中，所述反饋電路包括兩個(gè)壓電電阻 器，并且其中所述增益調(diào)節(jié)電路包括增益可調(diào)節(jié)預(yù)放大器；圖2A是圖1的電路的另一特定實(shí)施例的方框圖，其中，所述反饋電路包括兩個(gè)壓 電電阻器，并且其中所述增益調(diào)節(jié)電路包括耦合到所述霍爾效應(yīng)元件的可調(diào)節(jié)電流源；圖3是圖1的電路的另一特定實(shí)施例的方框圖，其中，所述反饋電路包括鄰近所述 霍爾效應(yīng)元件的導(dǎo)體，并且其中所述增益調(diào)節(jié)電路包括增益可調(diào)節(jié)預(yù)放大器；圖3A是圖1的電路的另一特定實(shí)施例的方框圖，其中，所述反饋電路包括鄰近所 述霍爾效應(yīng)元件的導(dǎo)體，并且其中所述增益調(diào)節(jié)電路包括耦合到所述霍爾效應(yīng)元件的可調(diào) 節(jié)電流源；圖3B是圖1的電路的另一特定實(shí)施例的方框圖，其中，所述反饋電路包括第二霍 爾效應(yīng)元件并且其中所述增益調(diào)節(jié)電路包括耦合到所述霍爾效應(yīng)元件的可調(diào)節(jié)電流源；圖4是圖1的電路的另一特定實(shí)施例的方框圖，其中，所述反饋電路包括兩個(gè)壓電 電阻器并且還包括鄰近每一個(gè)壓電電阻器的各自導(dǎo)體，并且其中所述增益調(diào)節(jié)電路包括耦 合到所述霍爾效應(yīng)元件的可調(diào)節(jié)電流源；圖4A是圖1的電路的另一特定實(shí)施例的方框圖，其中，所述反饋電路包括兩個(gè)壓
6電電阻器并且還包括鄰近每一個(gè)壓電電阻器的各自導(dǎo)體，并且其中所述增益調(diào)節(jié)電路包括 耦合到所述霍爾效應(yīng)元件的可調(diào)節(jié)電流源；圖4B是圖1的電路的另一特定實(shí)施例的方框圖，其中，所述反饋電路包括兩個(gè)壓 電電阻器并且還包括鄰近所述霍爾效應(yīng)元件的導(dǎo)體，并且其中所述增益調(diào)節(jié)電路包括耦合 到所述霍爾效應(yīng)元件的可調(diào)節(jié)電流源；圖5是示出了與兩個(gè)壓電電阻器相關(guān)的磁場(chǎng)感測(cè)元件的方框圖；圖6是示出了磁場(chǎng)感測(cè)元件以及鄰近所述磁場(chǎng)感測(cè)元件的電流導(dǎo)體的方框圖；圖7是示出了磁場(chǎng)感測(cè)元件、兩個(gè)壓電電阻器以及鄰近每一個(gè)壓電電阻器的各自 導(dǎo)體的方框圖；并且圖8是示出了磁場(chǎng)感測(cè)元件以及形成在所述磁場(chǎng)感測(cè)元件周圍的多個(gè)環(huán)路中的 電流導(dǎo)體的方框圖。
具體實(shí)施例方式在描述本發(fā)明之前，解釋一些說(shuō)明性概念和術(shù)語(yǔ)。如這里所使用的，術(shù)語(yǔ)“磁場(chǎng)傳 感器”用于描述包括“磁場(chǎng)感測(cè)元件”的電路。在包括但是并不限于感測(cè)通過(guò)電流在電流導(dǎo) 體中流動(dòng)生成的磁場(chǎng)的電流傳感器、感測(cè)鐵磁對(duì)象的接近的磁開(kāi)關(guān)、感測(cè)例如環(huán)形磁體的 磁疇的經(jīng)過(guò)鐵磁物體的旋轉(zhuǎn)檢測(cè)器、以及感測(cè)磁場(chǎng)的磁場(chǎng)密度的磁場(chǎng)傳感器的各種應(yīng)用中 使用磁場(chǎng)傳感器。在這里，術(shù)語(yǔ)“磁場(chǎng)傳感器”與短語(yǔ)“用于感測(cè)磁場(chǎng)的電路”同義使用。盡管下面將磁場(chǎng)感測(cè)元件示出和描述為霍爾效應(yīng)元件，但是在其它結(jié)構(gòu)中，所述 磁場(chǎng)感測(cè)元件可以是但是并不局限于霍爾效應(yīng)元件、磁阻元件或者磁敏晶體管。如所公知 的，存在不同類型的霍爾效應(yīng)元件，例如平面霍爾元件以及垂直霍爾元件。并且還公知，存 在不同類型的磁阻元件，例如巨磁阻(GMR)元件、各向異性磁阻元件(AMR)、隧穿磁阻(TMR) 元件以及磁隧道結(jié)(MTJ)。如這里所使用的，術(shù)語(yǔ)“壓電電阻器”用于描述具有與壓電電阻器的應(yīng)變相關(guān)的電 阻的電路元件。傳統(tǒng)的壓電電阻器是公知的。然而將很明顯，在下面描述的一些結(jié)構(gòu)中，壓 電電阻器還能夠具有與壓電電阻器經(jīng)歷的磁場(chǎng)相關(guān)的電阻，并且通過(guò)這種方式，也能夠用 作所謂的“磁致電阻器”。為了使下面描述的壓電電阻器具有與應(yīng)變和磁場(chǎng)均相關(guān)的電阻， 可以將該壓電電阻器制造得比傳統(tǒng)壓電電阻器更大(例如，更長(zhǎng))，以改善壓電電阻器對(duì)于 磁場(chǎng)的靈敏度。然而，如這里所使用的，術(shù)語(yǔ)“壓電電阻器”還包括傳統(tǒng)的磁阻元件。參考圖1，用于感測(cè)磁場(chǎng)的示例性電路10包括磁場(chǎng)感測(cè)元件20，在這里是霍爾效 應(yīng)元件。將霍爾效應(yīng)元件20耦合成從電流源24接收驅(qū)動(dòng)電流22并且霍爾效應(yīng)元件20用 于生成耦合到增益調(diào)節(jié)電路14的差分霍爾電壓信號(hào)26、28。增益調(diào)節(jié)電路14包括電流源 24并且還包括預(yù)放大器30。預(yù)放大器30用于放大差分輸入信號(hào)26、28并且生成放大信號(hào) 32。電路10還可以包括另一電路元件34，其在一些結(jié)構(gòu)中是(線性)放大器，并且在其它 結(jié)構(gòu)中是比較器。電路10還包括反饋電路12，反饋電路12用于直接或者間接感測(cè)霍爾效應(yīng)元件20 的靈敏度。所述反饋電路用于生成耦合到增益調(diào)節(jié)電路的增益調(diào)節(jié)信號(hào)16。在操作中，可以將電流源24或者預(yù)放大器30中的任一個(gè)(或者二者)用作增益 調(diào)節(jié)元件，其能夠響應(yīng)于增益調(diào)節(jié)信號(hào)16來(lái)影響放大信號(hào)32的幅值。
在一些實(shí)施例中，反饋電路12可以包括溫度閾值電路18。在一些實(shí)施例中，反饋 電路12還可以包括通電電路19。溫度閾值電路18用于影響增益調(diào)節(jié)信號(hào)16，例如使得增益調(diào)節(jié)信號(hào)16僅在其上 設(shè)置有電路10的襯底的溫度達(dá)到溫度閾值以上的溫度時(shí)控制增益調(diào)節(jié)電路14的增益。通電電路18也用于影響增益調(diào)節(jié)信號(hào)16，例如使得增益調(diào)節(jié)信號(hào)16僅在向電路 10施加功率之后的短暫時(shí)間段中控制增益調(diào)節(jié)電路14的增益?，F(xiàn)在參考圖1A，示例性溫度閾值電路40可以與圖1的溫度閾值電路18相同或者 類似。溫度閾值電路40可以包括配置為響應(yīng)于其上設(shè)置有溫度感測(cè)元件42的襯底的溫度 而生成溫度信號(hào)44的溫度感測(cè)元件42。將比較器47耦合成接收溫度信號(hào)44并且將該溫 度信號(hào)44與閾值信號(hào)46進(jìn)行比較。比較器47用于生成溫度使能信號(hào)48，其例如能夠在溫 度信號(hào)44低于溫度閾值信號(hào)46時(shí)具有第一狀態(tài)并且在溫度信號(hào)44高于溫度閾值信號(hào)46 時(shí)具有第二狀態(tài)?，F(xiàn)在參考圖1B，另一示例性溫度閾值電路50能夠與圖1的溫度閾值電路18相同 或者類似。溫度閾值電路50可以包括配置為響應(yīng)于其上設(shè)置有溫度感測(cè)元件52的襯底的 溫度而生成溫度信號(hào)54的溫度感測(cè)元件52。將比較器58耦合成接收溫度信號(hào)54并且將 溫度信號(hào)54與閾值信號(hào)56進(jìn)行比較。比較器58用于生成比較信號(hào)60，其例如能夠在溫度 信號(hào)54低于溫度閾值信號(hào)56時(shí)具有第一狀態(tài)并且在溫度信號(hào)54高于溫度閾值信號(hào)56時(shí) 具有第二狀態(tài)。溫度閾值電路50還可以包括耦合成接收比較信號(hào)60并且用于生成溫度使 能信號(hào)64的單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器62。在操作中，溫度使能信號(hào)64是在溫度信號(hào)54與溫度閾值信號(hào)56的值交叉的時(shí)刻 或者該時(shí)刻附近開(kāi)始并且在由單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器62的特性確定的時(shí)刻結(jié)束的脈沖信號(hào)。 在一些結(jié)構(gòu)中，脈沖信號(hào)64具有大約一毫秒的持續(xù)時(shí)間。應(yīng)該意識(shí)到，圖IA的電路40能夠生成作為基本靜態(tài)信號(hào)的溫度使能信號(hào)48，而圖 IB的電路50能夠生成作為脈沖信號(hào)的溫度使能信號(hào)48?，F(xiàn)在參考圖1C，組合的通電和溫度閾值電路700在通電時(shí)刻并且還在溫度漂移時(shí) 刻提供使能信號(hào)742的狀態(tài)改變。電路700包括通電電路702，通電電路702用于生成表示 例如圖1的電路10的電路的通電的通電信號(hào)704。能夠用作圖1的通電電路19或者圖IC的通電電路702的通電電路是公知的，因 此不再進(jìn)一步描述。然而應(yīng)該意識(shí)到，在一些實(shí)施例中，通電電路19、702能夠生成基本靜 態(tài)的通電使能信號(hào)，并且在其它實(shí)施例中能夠在向例如圖1的電路10的電路施加功率的時(shí) 刻附近生成作為脈沖信號(hào)的通電使能信號(hào)。電路700還包括耦合成接收通電信號(hào)704的單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器706，并且單穩(wěn)態(tài) 多諧振蕩器706用于生成具有預(yù)定周期的通電二進(jìn)制脈沖信號(hào)708。通電二進(jìn)制脈沖信號(hào) 708耦合用于生成二進(jìn)制采樣信號(hào)716的或門(mén)714。電路700還包括溫度感測(cè)元件744，溫度感測(cè)元件744用于生成表示例如圖1的電 路10的電路的溫度的溫度信號(hào)746。通過(guò)采樣保持電路748接收溫度信號(hào)746，采樣保持 電路748在二進(jìn)制采樣信號(hào)716的一種狀態(tài)期間對(duì)溫度信號(hào)746進(jìn)行采樣，在二進(jìn)制采樣 信號(hào)716的其它狀態(tài)期間導(dǎo)致保持溫度信號(hào)750。將偏移電路(offset circuit) 718耦合成接收所述保持溫度信號(hào)750。在一種結(jié)構(gòu)中，偏移電路718包括分別耦合成生成正偏移保持溫度信號(hào)720和負(fù)偏移保持溫度信號(hào) 726的第一和第二電壓源722、724。顯而易見(jiàn)的是，正偏移保持溫度信號(hào)720是高于保持溫 度信號(hào)750的例如一百毫伏的預(yù)定量，并且負(fù)偏移保持溫度信號(hào)726是低于保持溫度信號(hào) 750的例如一百毫伏的預(yù)定量。然而，在一些其它結(jié)構(gòu)中，第一和第二電壓源722、724可以 不同，導(dǎo)致正偏移保持溫度信號(hào)720和負(fù)偏移保持溫度信號(hào)726與保持溫度信號(hào)750偏離 不同的預(yù)定量。由窗口比較器730接收正偏移保持溫度信號(hào)720和負(fù)偏移保持溫度信號(hào)726。利 用各種拓?fù)渑渲么翱诒容^器并且所示的拓?fù)渲皇谴硇缘?。還耦合窗口比較器730以接收 溫度信號(hào)746。在操作中，窗口比較器730用于在溫度信號(hào)752轉(zhuǎn)變到由正偏移保持溫度信號(hào)720 和負(fù)偏移保持溫度信號(hào)726的邊界限定的窗口外側(cè)時(shí)生成二進(jìn)制窗口比較器輸出信號(hào)742 的狀態(tài)變化。通過(guò)這種方式，二進(jìn)制窗口比較器輸出信號(hào)742表示溫度感測(cè)元件744經(jīng)歷 了溫度漂移。顯而易見(jiàn)的是，二進(jìn)制窗口比較器輸出信號(hào)742還在電路700的通電時(shí)刻附近具 有狀態(tài)變化。在通電時(shí)，溫度信號(hào)752能夠快速地達(dá)到代表溫度的值，而正偏移保持溫度信 號(hào)720和負(fù)偏移保持溫度信號(hào)726能夠更加慢速地接近穩(wěn)態(tài)值。因此，一開(kāi)始，在通電時(shí)， 二進(jìn)制窗口比較器輸出信號(hào)742可以例如是高。隨著正偏移保持溫度信號(hào)720和負(fù)偏移保 持溫度信號(hào)726達(dá)到更加穩(wěn)態(tài)的值，二進(jìn)制窗口比較器輸出信號(hào)742可以轉(zhuǎn)變到低狀態(tài)。而且，在操作中，在溫度信號(hào)746轉(zhuǎn)變到由正偏移保持溫度信號(hào)720和負(fù)偏移保持 溫度信號(hào)726的邊界限定的窗口外側(cè)的任意時(shí)刻，二進(jìn)制窗口比較器輸出信號(hào)742改變狀 態(tài)。二進(jìn)制窗口比較器輸出信號(hào)742可以在隨后的圖中示出的電路中用作“使能”信 號(hào)。如下所述，用于感測(cè)磁場(chǎng)的電路的增益調(diào)節(jié)，即增益校準(zhǔn)，可以在使能信號(hào)742的高狀 態(tài)期間或者可選地在該使能信號(hào)742的低狀態(tài)期間發(fā)生。從上述討論應(yīng)該理解，使能信號(hào) 742可以用于在通電時(shí)刻或者通電時(shí)刻附近以及在由溫度感測(cè)元件744感測(cè)的溫度漂移時(shí) 刻或者該溫度漂移附近初始化這樣的校準(zhǔn)。如這里所使用的，術(shù)語(yǔ)“使能”信號(hào)用于指溫度使能信號(hào)、通電使能信號(hào)或者上述
二者的組合。將使能信號(hào)742耦合到另一單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器712，所述另一單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器 712生成溫度漂移二進(jìn)制脈沖信號(hào)710。溫度漂移二進(jìn)制脈沖信號(hào)710也通過(guò)或門(mén)714接 收，導(dǎo)致在使能信號(hào)742由于溫度漂移而具有狀態(tài)變化時(shí)位于二進(jìn)制采樣信號(hào)748內(nèi)的另 一脈沖。顯而易見(jiàn)的是，由溫度漂移產(chǎn)生的脈沖二進(jìn)制采樣信號(hào)716導(dǎo)致保持溫度信號(hào) 750具有新值，因此由正偏移保持溫度信號(hào)720和負(fù)偏移保持溫度信號(hào)726的邊界限定的窗 口具有位于保持溫度信號(hào)750周圍的新位置。因而，使能信號(hào)742改變回到其初始狀態(tài)。通過(guò)這種方式，不僅通電條件導(dǎo)致使能信號(hào)742的暫時(shí)高狀態(tài)，而且溫度感測(cè)元 件744經(jīng)歷的溫度漂移也導(dǎo)致使能信號(hào)742的暫時(shí)高狀態(tài)。因而，使能信號(hào)742能夠使下 面描述的任意電路在通電時(shí)并且在經(jīng)歷預(yù)定的溫度漂移時(shí)自動(dòng)校準(zhǔn)(例如，增益調(diào)節(jié))。該 溫度漂移或者是正溫度漂移或者是負(fù)溫度漂移。
現(xiàn)在參考圖2，用于感測(cè)磁場(chǎng)的電路70可以與圖1的電路10相同或者類似，并且 可以包括反饋電路72，該反饋電路72可以與圖1的反饋電路12相同或者類似。下面將更 加充分地描述反饋電路72。電路70包括磁場(chǎng)感測(cè)元件108，這里是霍爾效應(yīng)元件。將霍爾效應(yīng)元件108耦合 成接收來(lái)自電流源110的驅(qū)動(dòng)電流信號(hào)112并且該霍爾效應(yīng)元件108用于生成耦合到預(yù)放 大器118的差分霍爾電壓信號(hào)114、116。預(yù)放大器118用作具有響應(yīng)于由反饋電路72生成 的增益調(diào)節(jié)信號(hào)106的增益的增益調(diào)節(jié)元件。預(yù)放大器118用于放大差分輸入信號(hào)114、 116并且生成放大信號(hào)120。電路70還可以包括耦合成接收放大信號(hào)120并且用于生成輸 出信號(hào)124的另一電路元件122。在一些結(jié)構(gòu)中，電路元件122是(線性)放大器，并且在 其它結(jié)構(gòu)中，電路元件122是比較器。反饋電路72分別可以包括第一和第二壓電電阻器80、86。應(yīng)該意識(shí)到，壓電電阻 器是具有相對(duì)于該壓電電阻器經(jīng)歷的應(yīng)變改變的電阻的電路元件。如上所述，在其上設(shè)置 有電路70的襯底經(jīng)歷溫度漂移時(shí)，或者在襯底經(jīng)歷某些制造處理步驟時(shí)，例如與集成電路 主體模制時(shí)，襯底會(huì)經(jīng)歷應(yīng)力以及所產(chǎn)生的應(yīng)變。應(yīng)變能夠影響磁場(chǎng)感測(cè)元件108的靈敏 度。如下面將更加充分描述的，反饋電路72并且特別是壓電電阻器80、86能夠測(cè)量該應(yīng)變， 并且反饋電路72能夠生成與該應(yīng)變相關(guān)的反饋信號(hào)106?？梢詫⒌谝粔弘婋娮杵?0耦合成從第一電流源76接收第一電流信號(hào)78，該第一 電流信號(hào)78生成第一電壓信號(hào)78a。反饋電路72還可以包括耦合成接收第一電壓信號(hào)78a 并且用于生成第一放大信號(hào)94的第一放大器81。類似地，可以將第二壓電電阻器86耦合成從第二電流源82接收第二電流信號(hào)84， 該第二電流信號(hào)84生成第二電壓信號(hào)84a。反饋電路72還可以包括耦合成接收第二電壓 信號(hào)84a并且用于生成第二放大信號(hào)92的第二放大器90。反饋電路72可以進(jìn)一步包括耦合成分別接收第一和第二放大信號(hào)94、92并且用 于生成輸出信號(hào)98的組合電路96。在一些結(jié)構(gòu)中，反饋電路72包括耦合成接收輸出信號(hào) 98的采用保持電路104。可以將采樣保持電路104耦合成從脈沖發(fā)生器100接收脈沖信號(hào) 102，該脈沖信號(hào)102的狀態(tài)或者轉(zhuǎn)變導(dǎo)致采樣保持電路104對(duì)輸出信號(hào)98進(jìn)行采樣并且 相應(yīng)地生成增益控制信號(hào)106。脈沖發(fā)生器100能夠?qū)κ鼓苄盘?hào)88做出響應(yīng)，該使能信號(hào) 88可以是溫度使能信號(hào)、通電使能信號(hào)或者上述二者的組合。為此，電路70可以包括溫度 閾值電路和/或通電電路中的一個(gè)或者兩個(gè)，這在上面結(jié)合圖I-IB進(jìn)行描述。然而，為了 清晰起見(jiàn)，沒(méi)有示出溫度閾值電路和/或通電電路，僅示出了使能信號(hào)88。從上面的討論明顯可以看出，采樣保持電路104能夠?qū)敵鲂盘?hào)98進(jìn)行采樣以在 溫度使能信號(hào)或者通電使能信號(hào)有效時(shí)，例如在電路的溫度已經(jīng)增加超過(guò)溫度閾值或者在 最近已經(jīng)向電路70施加功率時(shí)的時(shí)刻期間生成增益調(diào)節(jié)信號(hào)106。相反地，采樣保持電路 104能夠在溫度使能信號(hào)或者通電使能信號(hào)無(wú)效時(shí)，例如在溫度從高于溫度閾值降低到低 于溫度閾值時(shí)或者在已經(jīng)向電路70施加功率之后的時(shí)刻期間能夠保持增益調(diào)節(jié)信號(hào)106。使能信號(hào)88可以分別由第一和第二電流源76、82接收，使該第一和第二電流源 76,82僅在使能信號(hào)88有效時(shí)生成第一和第二電流信號(hào)78、84。利用這種結(jié)構(gòu)，電路70能 夠在不需要增益調(diào)節(jié)時(shí)，例如在電路70的溫度沒(méi)有超過(guò)溫度閾值時(shí)節(jié)約功率。 在一些結(jié)構(gòu)中，在其上放置有第一和第二壓電電阻器80、86的襯底上正交地設(shè)置
10該第一和第二壓電電阻器80、86。利用這種結(jié)構(gòu)，第一電壓信號(hào)78a的值與平行于襯底的主 表面的第一方向上的應(yīng)變相關(guān)并且第二電壓信號(hào)84a的值與平行于襯底的主表面并且與 所述第一方向正交的第二方向上的應(yīng)變相關(guān)。利用該結(jié)構(gòu)，可以由壓電電阻器80、86感測(cè) 平行于襯底的主表面的任意方向上的襯底的應(yīng)變。在結(jié)構(gòu)中，根據(jù)在襯底經(jīng)歷溫度漂移時(shí)襯底第一方向上的襯底應(yīng)變與第二方向上 的襯底應(yīng)變之間的期望關(guān)系來(lái)選擇第一電流信號(hào)78和第二電流信號(hào)84之間的預(yù)定關(guān)系。在一些結(jié)構(gòu)中，組合電路96提供輸出信號(hào)98以及產(chǎn)生的增益調(diào)節(jié)信號(hào)106作為 放大信號(hào)94、92的和。在其它結(jié)構(gòu)中，組合電路96提供輸出信號(hào)98以及產(chǎn)生的增益調(diào)節(jié) 信號(hào)106作為放大信號(hào)94、92的均方根(RMS)和。在再一其它結(jié)構(gòu)中，特別是在磁場(chǎng)感測(cè) 元件108的靈敏度是其上設(shè)置有磁場(chǎng)感測(cè)元件108的襯底的應(yīng)變的非線性函數(shù)的結(jié)構(gòu)中， 組合電路96能夠以其它方式組合放大信號(hào)94、92。在操作中，增益調(diào)節(jié)信號(hào)106相對(duì)于由壓電電阻器80、86感測(cè)的應(yīng)變來(lái)調(diào)節(jié)預(yù)放 大器118的增益，趨于在存在應(yīng)變和溫度漂移時(shí)將電路70的靈敏度保持得比不提供增益調(diào) 節(jié)信號(hào)106時(shí)更加恒定。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解襯底的應(yīng)變與對(duì)設(shè)置在襯底上的霍 爾元件的靈敏度所產(chǎn)生的影響之間的關(guān)系。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員還將理解襯底的溫度與 對(duì)設(shè)置在襯底上的霍爾元件的靈敏度所產(chǎn)生的影響之間的關(guān)系。現(xiàn)在參考圖2A，其中將與圖2類似的元件表示為具有類似的附圖標(biāo)記，用于感測(cè) 磁場(chǎng)的另一電路130可以與圖1的電路10相同或者類似并且能夠包括圖2的反饋電路72。 與圖2的電路70不同，利用響應(yīng)于增益調(diào)節(jié)信號(hào)106生成到霍爾效應(yīng)元件108的可調(diào)節(jié)電 流信號(hào)140的可調(diào)節(jié)電流源136來(lái)提供增益調(diào)節(jié)。固定的增益預(yù)放大器142代替圖2的增 益可調(diào)節(jié)預(yù)放大器118。電路130的操作基本與上面結(jié)合圖2描述的操作相同?，F(xiàn)在參考圖3，用于感測(cè)磁場(chǎng)的電路150可以與圖1的電路10相同或者類似，并且 能夠包括與圖1的反饋電路12相同或者類似的反饋電路152。下面將更加充分地描述反饋 電路152。電路150包括磁場(chǎng)感測(cè)元件166，在這里是霍爾效應(yīng)元件。將霍爾效應(yīng)元件166耦 合成從電流源190接收驅(qū)動(dòng)電流信號(hào)192并且所述霍爾效應(yīng)元件166用于生成耦合到預(yù)放 大器198的差分霍爾電壓信號(hào)194、196。預(yù)放大器198用作具有響應(yīng)于由反饋電路152生 成的增益調(diào)節(jié)信號(hào)186的增益的增益調(diào)節(jié)元件。預(yù)放大器198用于放大差分輸入信號(hào)194、 196并且生成放大信號(hào)200。電路150還能夠包括耦合成接收放大信號(hào)200并且用于生成 濾波信號(hào)204的低通濾波器202。電路150還能夠包括耦合成接收濾波信號(hào)204并且用于 生成輸出信號(hào)208的另一電路元件206。在一些結(jié)構(gòu)中，電路元件206是(線性)放大器， 并且在其它結(jié)構(gòu)中，電路元件206是比較器。反饋電路152可以包括導(dǎo)體164，這里示出為在霍爾效應(yīng)元件166周圍形成環(huán)路。 可以將導(dǎo)體164耦合成從電流源160接收電流信號(hào)162?？梢詫㈦娏髟?60耦合成接收由 脈沖發(fā)生器154生成的脈沖信號(hào)158。脈沖信號(hào)158可以導(dǎo)致脈沖電流信號(hào)162。在一些 結(jié)構(gòu)中，脈沖電流信號(hào)具有兩種狀態(tài)，其間基本為零的電流流入導(dǎo)體164中的第一狀態(tài)，以 及其間預(yù)定的電流流入導(dǎo)體164中的第二狀態(tài)。在一些結(jié)構(gòu)中，第二狀態(tài)的占空比可以很 小，例如在大約百分之一到大約百分之五的范圍內(nèi)。在一些結(jié)構(gòu)中，脈沖電流信號(hào)162的頻
11率在大約25kHz到500kHz的范圍內(nèi)。應(yīng)該理解，在電流源160處于第一狀態(tài)中并且生成基本為零的電流時(shí)，霍爾效應(yīng) 元件166僅對(duì)打算測(cè)量的磁場(chǎng)做出響應(yīng)，例如將結(jié)合電流傳感器發(fā)現(xiàn)的由經(jīng)過(guò)電流承載導(dǎo) 體(或者更加簡(jiǎn)單地，電流導(dǎo)體)的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)。然而，在電流源160處于第二狀態(tài)中 并且生成預(yù)定的電流時(shí)，霍爾效應(yīng)元件166不僅對(duì)打算測(cè)量的磁場(chǎng)做出響應(yīng)，而且還對(duì)由 經(jīng)過(guò)導(dǎo)體164的該預(yù)定的電流生成的磁場(chǎng)做出響應(yīng)。因此，放大信號(hào)200是代表電路150 打算測(cè)量的磁場(chǎng)的信號(hào)以及代表由具有上述電流脈沖的電流信號(hào)162產(chǎn)生的磁場(chǎng)的脈沖 的和。放大信號(hào)200由用于生成另一放大信號(hào)175的放大器178接收。分別將第一和第 二采樣保持電路174、178耦合成接收放大信號(hào)175并且分別生成第一和第二采樣信號(hào)180、 192。第一采樣保持電路174接收脈沖信號(hào)158并且在脈沖信號(hào)158的特定狀態(tài)期間采樣， 例如在電流信號(hào)162具有電流脈沖時(shí)的時(shí)刻進(jìn)行采樣。第二采樣保持電路176接收由反相 器170生成的反相脈沖信號(hào)172并且在反相脈沖信號(hào)172的特定狀態(tài)期間采樣，例如在電 流信號(hào)162沒(méi)有電流脈沖時(shí)的時(shí)刻進(jìn)行采樣。應(yīng)該意識(shí)到，第二采樣信號(hào)182代表電路150 打算測(cè)量的磁場(chǎng)，而第一采樣信號(hào)180代表電路150打算測(cè)量的磁場(chǎng)以及由具有上述電流 脈沖的電流信號(hào)162產(chǎn)生的磁場(chǎng)。反饋電路152可以包括耦合成接收第一和第二采樣信號(hào)180、182的組合電路184。 組合電路184用于生成耦合到預(yù)放大器198的增益調(diào)節(jié)信號(hào)186。在一些結(jié)構(gòu)中，組合電路 184提供增益調(diào)節(jié)信號(hào)186作為第一和第二采樣信號(hào)180、182的差值并且因此僅代表由具 有上述電流脈沖的電流信號(hào)162產(chǎn)生的磁場(chǎng)。利用這種特定的結(jié)構(gòu)，應(yīng)該理解，增益調(diào)節(jié)信 號(hào)186直接代表霍爾效應(yīng)元件166對(duì)于由上述電流脈沖產(chǎn)生的磁場(chǎng)的靈敏度。如這里所使用的，術(shù)語(yǔ)“增益計(jì)算電路”用于描述反饋電路152中不包括導(dǎo)體164、 電流源160或者脈沖發(fā)生器154的部分。低通濾波器202基本去除由上述電流脈沖產(chǎn)生的放大信號(hào)200中的脈沖，剩下僅 代表電路150打算測(cè)量的磁場(chǎng)的濾波信號(hào)204。應(yīng)該理解，濾波信號(hào)204與第二采樣信號(hào) 182類似，并且在其它實(shí)施例中，可以互換地使用任一信號(hào)。因而，將信號(hào)204示出為利用虛 線耦合到組合電路184。在操作中，增益調(diào)節(jié)信號(hào)186與直接測(cè)量的霍爾效應(yīng)元件164的靈敏度相關(guān)地調(diào) 節(jié)預(yù)放大器198的增益，趨于在霍爾效應(yīng)元件166的靈敏度中存在應(yīng)變相關(guān)變化，或者在霍 爾效應(yīng)元件166的靈敏度中存在其它變化時(shí)將電路150的靈敏度保持得比不提供增益調(diào)節(jié) 信號(hào)186時(shí)更加恒定。應(yīng)該意識(shí)到，除了由于溫度引起的施加到霍爾效應(yīng)元件166上的應(yīng)變之外，霍爾 效應(yīng)元件166的靈敏度會(huì)直接受到溫度的影響。例如，霍爾效應(yīng)元件的移動(dòng)性(mobility) 會(huì)與溫度相關(guān)。由于電路150直接測(cè)量霍爾效應(yīng)元件166的靈敏度，電路150用于調(diào)節(jié)預(yù) 放大器198的增益來(lái)解釋霍爾效應(yīng)元件166的由任何變化源產(chǎn)生的靈敏度變化?？梢詫⒚}沖發(fā)生器154耦合成接收使能信號(hào)156，如上面結(jié)合圖2所描述的，使能 信號(hào)156可以是溫度使能信號(hào)、通電使能信號(hào)或者上述二者的組合。為此，電路150可以包 括溫度閾值電路和/或通電電路中的一個(gè)或者兩個(gè)，這在上面結(jié)合圖I-IB中有所描述。然 而，為了清晰起見(jiàn)，沒(méi)有示出溫度閾值電路和/或通電電路，而是僅示出了使能信號(hào)156。
現(xiàn)在參考圖3A，其中將與圖3類似的元件表示為具有類似的附圖標(biāo)記，用于感測(cè) 磁場(chǎng)的另一電路220可以與圖1的電路10相同或者類似，并且能夠包括圖3的反饋電路 152。與圖3的電路150不同，利用響應(yīng)于增益調(diào)節(jié)信號(hào)186而生成到霍爾效應(yīng)元件166的 可調(diào)節(jié)電流信號(hào)224的可調(diào)節(jié)電流源222來(lái)提供增益調(diào)節(jié)。固定的增益預(yù)放大器226代替 圖3的增益可調(diào)節(jié)預(yù)放大器198。電路220的操作基本與上面結(jié)合圖3描述的操作相同?，F(xiàn)在參考圖3B，與圖3的電路150類似，用于感測(cè)磁場(chǎng)的電路240通過(guò)直接測(cè)量霍 爾效應(yīng)元件的靈敏度來(lái)實(shí)現(xiàn)增益調(diào)節(jié)。然而，與電路150不同，用于直接測(cè)量靈敏度的元件 是第二霍爾效應(yīng)元件254，而不是打算測(cè)量磁場(chǎng)的霍爾效應(yīng)元件280。電路240可以包括反饋電路242，該反饋電路242可以與圖1的反饋電路12相同 或者類似。下面將更加充分地描述反饋電路242。電路240包括磁場(chǎng)感測(cè)元件280，在這里是霍爾效應(yīng)元件。將霍爾效應(yīng)元件280耦 合成從電流源276接收驅(qū)動(dòng)電流信號(hào)278，并且該霍爾效應(yīng)元件280用于生成耦合到預(yù)放大 器286的差分霍爾電壓信號(hào)282、284。預(yù)放大器286用于生成放大信號(hào)288。電路240還 可以包括耦合成接收放大信號(hào)288并且用于生成輸出信號(hào)290的另一電路元件290。在一 些結(jié)構(gòu)中，電路元件290是(線性)放大器，并且在其它結(jié)構(gòu)中，電路元件290是比較器。反饋電路242可以包括第二磁場(chǎng)感測(cè)元件254，在這里是霍爾效應(yīng)元件。將第二霍 爾效應(yīng)元件254耦合成從電流源256接收驅(qū)動(dòng)電流信號(hào)258并且該第二霍爾效應(yīng)元件254 用于生成耦合到第二預(yù)放大器268的差分霍爾電壓信號(hào)264、266。電流導(dǎo)體252，這里示出 為線圈，鄰近第二霍爾效應(yīng)元件254。電流導(dǎo)體252從電流源246接收電流信號(hào)250。差分 霍爾電壓信號(hào)264、266代表由電流導(dǎo)體252生成的磁場(chǎng)并且代表第二霍爾效應(yīng)元件254的 靈敏度。在一些結(jié)構(gòu)中，電路240包括鄰近第二霍爾效應(yīng)元件254設(shè)置的磁屏蔽以降低對(duì) 除了由電流導(dǎo)體252產(chǎn)生的磁場(chǎng)之外的磁場(chǎng)的第二霍爾效應(yīng)元件254的影響。第二預(yù)放大器268用于生成放大信號(hào)270。反饋電路242可以包括耦合成接收放 大信號(hào)270并且用于生成增益調(diào)節(jié)信號(hào)274的采樣保持電路272。電流源276響應(yīng)于增益 調(diào)節(jié)信號(hào)274生成作為到霍爾效應(yīng)元件280的可調(diào)節(jié)電流信號(hào)278的電流信號(hào)278。在操作中，增益調(diào)節(jié)信號(hào)274調(diào)節(jié)電流源276，趨于在第二霍爾效應(yīng)元件254的靈 敏度存在與霍爾效應(yīng)元件280的靈敏度變化相關(guān)的變化時(shí)將電路240的靈敏度保持得比不 提供增益調(diào)節(jié)信號(hào)274時(shí)更加恒定?？梢詫⒚}沖發(fā)生器260耦合成接收使能信號(hào)248，如上面結(jié)合圖2所描述的，使能 信號(hào)248可以是溫度使能信號(hào)、通電使能信號(hào)或者上述二者的組合。為此，電路240可以 包括溫度閾值電路和/或通電電路中的一個(gè)或者多個(gè)，這在上面結(jié)合圖I-IB中有所描述。 然而，為了清晰起見(jiàn)，沒(méi)有示出溫度閾值電路和/或通電電路，代替地，僅示出了使能信號(hào) 248。使能信號(hào)248還可以分別由第一和第二電流源246、256接收，使該第一和第二電 流源246、256僅在使能信號(hào)248有效時(shí)，即在特定狀態(tài)中，生成第一和第二電流信號(hào)250、 258。利用這種結(jié)構(gòu)，電路240能夠在不需要增益調(diào)節(jié)時(shí)，例如在電路240的溫度還沒(méi)有超 出溫度閾值時(shí)節(jié)約功率。盡管將反饋電路242示出為利用電流源276控制與霍爾效應(yīng)元件280相關(guān)聯(lián)的增益，但是在其它實(shí)施例中，可以將增益調(diào)節(jié)信號(hào)274施加到增益可調(diào)節(jié)預(yù)放大器來(lái)代替預(yù) 放大器286?，F(xiàn)在參考圖4，用于感測(cè)磁場(chǎng)的電路300可以與圖1的電路10相同或者類似，并且 可以包括與圖1的反饋電路12相同或者類似的反饋電路302。下面將更加充分地描述反饋 電路302。電路300包括磁場(chǎng)感測(cè)元件352，在這里是霍爾效應(yīng)元件。將霍爾效應(yīng)元件352耦 合成從可調(diào)節(jié)電流源348接收驅(qū)動(dòng)電流信號(hào)350并且所述霍爾效應(yīng)元件352用于生成耦合 到預(yù)放大器358的差分霍爾電壓信號(hào)354、356?？烧{(diào)節(jié)電流源348對(duì)由反饋電路302生成 的增益調(diào)節(jié)信號(hào)344做出響應(yīng)并且提供差分霍爾電壓信號(hào)354、356的增益調(diào)節(jié)。預(yù)放大器 358用于生成放大信號(hào)360。電路300還可以包括耦合成接收放大信號(hào)360并且用于生成 輸出信號(hào)364的另一電路元件362。在一些結(jié)構(gòu)中，電路元件362是(線性)放大器，并且 在其它結(jié)構(gòu)中，電路元件362是比較器。反饋電路302可以分別包括第一和第二壓電電阻器312、320。如上所述，在其上設(shè) 置有電路300的襯底經(jīng)歷溫度漂移時(shí)，或者在襯底經(jīng)歷某些制造處理步驟時(shí)，例如與集成 電路主體模制時(shí)，襯底可能經(jīng)歷應(yīng)力以及所產(chǎn)生的應(yīng)變。應(yīng)變能夠影響磁場(chǎng)感測(cè)元件352 的靈敏度。如下面將更加詳細(xì)描述的，反饋電路302、并且特別是壓電電阻器312、320能夠 測(cè)量該應(yīng)變，并且反饋電路302能夠生成與該應(yīng)變相關(guān)的反饋信號(hào)344?？梢詫⒌谝粔弘婋娮杵?12耦合成從第一電流源308接收第一電流信號(hào)310，該第 一電流信號(hào)310導(dǎo)致第一電壓信號(hào)310a。反饋電路302還可以包括耦合成接收第一電壓信 號(hào)310a并且用于生成第一放大信號(hào)328的第一放大器327。類似地，可以將第二壓電電阻器320耦合成從第二電流源316接收第二電流信號(hào) 318，該第二電流信號(hào)318導(dǎo)致第二電壓信號(hào)318a。反饋電路302還可以包括耦合成接收第 二電壓信號(hào)318a并且用于生成第二放大信號(hào)332的第二放大器330。與圖2的電路70不同，電路300可以進(jìn)一步包括鄰近第一和第二壓電電阻器312、 320并且分別串聯(lián)耦合的第一和第二導(dǎo)體314、322，這里示出為線圈。應(yīng)該意識(shí)到，主要對(duì) 應(yīng)變做出響應(yīng)的壓電電阻器也對(duì)磁場(chǎng)做出響應(yīng)。為此，將導(dǎo)體314、322耦合成從電流源324 接收電流信號(hào)326。經(jīng)過(guò)導(dǎo)體314、322的電流信號(hào)326在壓電電阻器312、320處產(chǎn)生磁場(chǎng)。 因此，應(yīng)該意識(shí)到，第一和第二放大信號(hào)328、332分別表示第一和第二壓電電阻器312、320 經(jīng)歷的應(yīng)變，(例如，具有與各自應(yīng)變成比例變化的電壓)，并且還分別表示第一和第二壓 電電阻器312、320的磁場(chǎng)響應(yīng)(即，靈敏度)(例如，具有與電流信號(hào)326成比例變化的電 壓)。應(yīng)該理解，第一和第二壓電電阻器312、320的磁場(chǎng)靈敏度的變化趨于與磁場(chǎng)感測(cè)元 件352的磁場(chǎng)靈敏度的變化相關(guān)。電路300趨于比圖2的電路70更加直接地測(cè)量磁場(chǎng)靈 敏度的變化。反饋電路302可以進(jìn)一步包括耦合成分別接收第一和第二放大信號(hào)328、332并且 用于生成輸出信號(hào)336的組合電路334。在一些結(jié)構(gòu)中，反饋電路302包括耦合成接收輸出 信號(hào)336的采樣保持電路342?？梢詫⒉蓸颖３蛛娐?42耦合成從脈沖發(fā)生器338接收脈 沖信號(hào)340，脈沖信號(hào)340的狀態(tài)或者轉(zhuǎn)變導(dǎo)致采樣保持電路342對(duì)輸出信號(hào)336進(jìn)行采樣 并且相應(yīng)地生成增益控制信號(hào)344。脈沖發(fā)生器338可以對(duì)使能信號(hào)306做出響應(yīng)，該使能 信號(hào)306可以是溫度使能信號(hào)、通電使能信號(hào)或者上述二者的組合。為此，電路300可以包
14括溫度閾值電路和/或通電電路中的一個(gè)或者兩個(gè)，這在上面結(jié)合圖I-IB中有所描述。然 而，為了清晰起見(jiàn)，沒(méi)有示出溫度閾值電路和/或通電電路，而是僅示出了使能信號(hào)306。從上面的討論明顯可以看出，采樣保持電路342可以對(duì)輸出信號(hào)336進(jìn)行采樣以 在溫度使能信號(hào)或者通電使能信號(hào)有效時(shí)，例如在電路的溫度已經(jīng)增加到高于溫度閾值或 者在最近已經(jīng)向電路300施加功率時(shí)的時(shí)間期間生成增益調(diào)節(jié)信號(hào)344。相反地，采樣保持 電路342可以在溫度使能信號(hào)或者通電使能信號(hào)無(wú)效時(shí)，例如在溫度從高于溫度閾值降低 到低于溫度閾值時(shí)或者在已經(jīng)向電路300施加功率之后的時(shí)刻的時(shí)間期間保持增益調(diào)節(jié) 信號(hào)344。使能信號(hào)306還可以不僅由脈沖發(fā)生器306接收，而且還分別由第一和第二電流 源308、316接收，并且還由電流源324接收，僅在使能信號(hào)306有效時(shí)，即在特定狀態(tài)中，使 第一和第二電流源308、316并且還使電流源324生成第一和第二電流信號(hào)310、318并且還 生成電流信號(hào)326。利用這種結(jié)構(gòu)，在不需要增益調(diào)節(jié)時(shí)，例如在電路300的溫度還沒(méi)有超 出溫度閾值時(shí)的時(shí)間，電路300能夠節(jié)約功率。在一些結(jié)構(gòu)中，在其上設(shè)置有第一和第二壓電電阻器312、320的襯底上正交地設(shè) 置該第一和第二壓電電阻器312、320。利用這種結(jié)構(gòu)，第一電壓信號(hào)310a的值與平行于襯 底的主表面的第一方向上的應(yīng)變相關(guān)，并且第二電壓信號(hào)318a的值與平行于襯底的主表 面并且與第一方向正交的第二方向上的應(yīng)變相關(guān)。利用這種結(jié)構(gòu)，可以由壓電電阻器312、 320感測(cè)在平行于襯底的主表面的任意方向上所述襯底的應(yīng)變。在一些結(jié)構(gòu)中，組合電路334提供輸出信號(hào)336以及產(chǎn)生的增益調(diào)節(jié)信號(hào)344作 為放大信號(hào)328、332的和。在其它結(jié)構(gòu)中，組合電路334提供輸出信號(hào)336和產(chǎn)生的增益 調(diào)節(jié)信號(hào)344作為放大信號(hào)328、332的均方根(RMS)和。在再一其它結(jié)構(gòu)中，特別是對(duì)于 磁場(chǎng)感測(cè)元件352的靈敏度是其上設(shè)置有該磁場(chǎng)感測(cè)元件352的襯底的應(yīng)變的非線性函數(shù) 的結(jié)構(gòu)中，組合電路334能夠以其它方式組合放大信號(hào)328、332。在操作中，增益調(diào)節(jié)信號(hào)344調(diào)節(jié)電流信號(hào)350，并且因此調(diào)節(jié)與由第一和第二壓 電電阻器312、320感測(cè)的應(yīng)變相關(guān)并且還與第一和第二壓電電阻器312、320的磁場(chǎng)靈敏度 相關(guān)的霍爾效應(yīng)元件352的靈敏度，趨于在存在應(yīng)變和溫度漂移時(shí)將電路300的靈敏度保 持得比不提供增益調(diào)節(jié)信號(hào)344時(shí)更加恒定。盡管將反饋電路302示出為通過(guò)電流源348來(lái)控制與霍爾效應(yīng)元件352相關(guān)聯(lián)的 增益，但是在其它實(shí)施例中，可以將增益調(diào)節(jié)信號(hào)344施加到增益可調(diào)節(jié)預(yù)放大器來(lái)代替 預(yù)放大器358。盡管將導(dǎo)體314、322示出為串聯(lián)耦合并且由電流源324驅(qū)動(dòng)，但是在其它結(jié)構(gòu)中， 通過(guò)電流源324并行驅(qū)動(dòng)導(dǎo)體314、322。在再一其它結(jié)構(gòu)中，通過(guò)單獨(dú)的電流源單獨(dú)驅(qū)動(dòng)導(dǎo) 體 314,322ο在一些結(jié)構(gòu)中，電路300僅具有電流承載導(dǎo)體314、322中的一個(gè)。現(xiàn)在參考圖4Α，用于感測(cè)磁場(chǎng)的電路400與圖4的電路300類似，但是以不同的方 式對(duì)由壓電電阻器生成的信號(hào)進(jìn)行操作。電路400可以與圖1的電路10相同或者類似，并 且可以包括反饋電路402，反饋電路402可以與圖1的反饋電路12相同或者類似。下面將 更加充分地描述反饋電路402。電路400包括磁場(chǎng)感測(cè)元件468，在這里是霍爾效應(yīng)元件。將霍爾效應(yīng)元件468耦合成從可調(diào)節(jié)電流源464接收驅(qū)動(dòng)電流信號(hào)466并且所述霍爾效應(yīng)元件468用于生成耦合 到預(yù)放大器474的差分霍爾電壓信號(hào)470、472?？烧{(diào)節(jié)電流源464對(duì)由反饋電路402生成 的增益調(diào)節(jié)信號(hào)462做出響應(yīng)并且提供差分霍爾電壓信號(hào)470、472的增益調(diào)節(jié)。預(yù)放大器 474用于生成放大信號(hào)476。電路400還可以包括耦合成接收放大信號(hào)476并且用于生成 輸出信號(hào)480的另一電路元件478。在一些結(jié)構(gòu)中，電路元件478是(線性)放大器，并且 在其它結(jié)構(gòu)中，電路元件478是比較器。反饋電路402可以分別包括第一和第二壓電電阻器412、420。可以將第一壓電電 阻器412耦合成從第一電流源408接收第一電流信號(hào)410，該第一電流信號(hào)410導(dǎo)致第一電 壓信號(hào)410a。反饋電路402還可以包括耦合成接收第一電壓信號(hào)410a并且用于生成第一 放大信號(hào)426的第一放大器424。類似地，可以將第二壓電電阻器420耦合成從第二電流源416接收第二電流信號(hào) 418，該第二電流信號(hào)418導(dǎo)致第二電壓信號(hào)418a。反饋電路402還可以包括耦合成接收第 二電壓信號(hào)418a并且用于生成第二放大信號(hào)438的第二放大器436。與圖2的電路70不同，但是與圖4的電路300類似，電路400可以進(jìn)一步包括鄰 近第一和第二壓電電阻器412、420并且分別串聯(lián)耦合的第一和第二導(dǎo)體414、422，在這里 表示為線圈。應(yīng)該意識(shí)到，主要對(duì)應(yīng)變做出響應(yīng)的壓電電阻器還對(duì)磁場(chǎng)做出響應(yīng)。為此，將 導(dǎo)體414、422耦合成從電流源458接收電流信號(hào)459。與圖4的電流信號(hào)346不同，電流信 號(hào)459是響應(yīng)于脈沖發(fā)生器455的脈沖電流信號(hào)。經(jīng)過(guò)導(dǎo)體414、422的電流信號(hào)459在壓 電電阻器412、420處產(chǎn)生磁場(chǎng)。因此，應(yīng)該意識(shí)到，第一和第二放大信號(hào)426、438分別表示 第一和第二壓電電阻器412、420經(jīng)歷的應(yīng)變，并且還分別表示第一和第二壓電電阻器312、 320的磁場(chǎng)響應(yīng)。如上面結(jié)合圖4所描述的，應(yīng)該理解，第一和第二壓電電阻器412、420的 磁場(chǎng)靈敏度的變化趨于與磁場(chǎng)感測(cè)元件468的磁場(chǎng)靈敏度的變化相關(guān)。電路400趨于比圖 2的電路70更加直接地測(cè)量磁場(chǎng)靈敏度的變化。反饋電路402可以進(jìn)一步包括分別耦合成接收第一放大信號(hào)426的第一和第二采 樣保持電路428、430以及分別耦合成接收第二放大信號(hào)438的第三和第四采樣保持電路 432、434。第一采樣保持電路428生成第一采樣信號(hào)440，第二采樣保持電路430生成第二 采樣信號(hào)442，第三采樣保持電路432生成第三采樣信號(hào)446，并且第四采樣保持電路434 生成第四采樣信號(hào)448，每一個(gè)采樣信號(hào)由組合電路460接收。在電流信號(hào)459具有等于脈沖電流的值時(shí)的時(shí)刻，第一和第三采樣保持電路428、 432進(jìn)行采樣。因此，第一和第三采樣信號(hào)440、446分別表示第一和第二壓電電阻器412、 420經(jīng)歷的應(yīng)變，并且還表示第一和第二壓電電阻器412、420對(duì)于由脈沖電流信號(hào)459生成 的磁場(chǎng)(并且還對(duì)于可能存在的任何其它磁場(chǎng))的磁響應(yīng)。在電流信號(hào)459具有基本為零的值時(shí)的時(shí)刻，第二和第四采樣保持電路430、434 進(jìn)行采樣。因此，第二和第四采樣信號(hào)442、448通常分別僅表示第一和第二壓電電阻器 412、420經(jīng)歷的應(yīng)變。然而，第二和第四采樣信號(hào)442、448還可以表示可能存在的任何其它 磁場(chǎng)。第二和第四采樣信號(hào)442、448代表基線，可以從第一和第三采樣信號(hào)440、446中減 去該第二和第四采樣信號(hào)442、448以得到僅代表第一和第二壓電電阻器412、420對(duì)于由脈 沖電流信號(hào)459生成的磁場(chǎng)(并且還對(duì)于可能存在的任何其它磁場(chǎng))的磁場(chǎng)響應(yīng)。組合電路460用于生成增益調(diào)節(jié)信號(hào)462。脈沖發(fā)生器455可以對(duì)使能信號(hào)406
16做出響應(yīng)，使能信號(hào)406可以是溫度使能信號(hào)、通電使能信號(hào)或者上述二者的組合。為此， 電路300可以包括溫度閾值電路和/或通電電路中的一個(gè)或者兩個(gè)，這在上面結(jié)合圖I-IB 中有所描述。然而，為了清晰起見(jiàn)，沒(méi)有示出溫度閾值電路和/或通電電路，而是僅示出了 使能信號(hào)406。從上面的討論明顯可以看出，利用由脈沖發(fā)生器455接收的使能信號(hào)406，采樣保 持電路428、430、432、434可以在溫度使能信號(hào)或者通電使能信號(hào)有效時(shí)，例如在電路的溫 度已經(jīng)增加到高于溫度閾值或者在最近已經(jīng)向電路400施加功率時(shí)的時(shí)間期間進(jìn)行采樣 以生成增益調(diào)節(jié)信號(hào)462。相反地，采樣保持電路428、430、432、434可以在溫度使能信號(hào)或 者通電使能信號(hào)無(wú)效時(shí)，例如在溫度從高于溫度閾值降低到低于溫度閾值時(shí)或者在已經(jīng)向 電路400施加功率之后的時(shí)刻的時(shí)間期間保持增益調(diào)節(jié)信號(hào)462。使能信號(hào)406還可以分別由第一和第二電流源408、416接收，使第一和第二電 流源408、416僅在使能信號(hào)406有效時(shí)，即在特定狀態(tài)中生成第一和第二電流信號(hào)410、 418 (并且也生成電流信號(hào)459)。利用這種結(jié)構(gòu)，在不需要增益調(diào)節(jié)時(shí)，例如在電路400的 溫度還沒(méi)有超出溫度閾值時(shí)的時(shí)刻，電路400能夠節(jié)約功率。在一些結(jié)構(gòu)中，在其上設(shè)置有第一和第二壓電電阻器412、420的襯底上正交地設(shè) 置該第一和第二壓電電阻器412、420。利用這種結(jié)構(gòu)，第一電壓信號(hào)410a的值與平行于襯 底的主表面的第一方向上的應(yīng)變相關(guān)，并且第二電壓信號(hào)418a的值與平行于襯底的主表 面并且與第一方向正交的第二方向上的應(yīng)變相關(guān)。利用這種結(jié)構(gòu)，可以由壓電電阻器412、 420感測(cè)在平行于襯底的主表面的任意方向上該襯底的應(yīng)變。在一些結(jié)構(gòu)中，組合電路460提供與第一和第三采樣信號(hào)440、446的和相關(guān)的增 益調(diào)節(jié)信號(hào)462。在一些結(jié)構(gòu)中，組合電路460從第一和第三采樣信號(hào)440、446的和中減去 第二和第四采樣信號(hào)442、448的和。在其它結(jié)構(gòu)中，組合電路460提供與第一和第三采樣信號(hào)440、446的均方根(RMS) 和相關(guān)的增益調(diào)節(jié)信號(hào)462。在一些結(jié)構(gòu)中，組合電路460從第一和第三采樣信號(hào)440、446 的RMS和中減去第二和第四采樣信號(hào)442、448的RMS和。在再一其它結(jié)構(gòu)中，特別是對(duì)于磁場(chǎng)感測(cè)元件468的靈敏度是其上設(shè)置有該磁場(chǎng) 感測(cè)元件468的襯底的應(yīng)變的非線性函數(shù)的結(jié)構(gòu)中，組合電路460能夠以其它方式組合該 第一、第二、第三和第四采樣信號(hào)440、442、446、448。在操作中，增益調(diào)節(jié)信號(hào)462調(diào)節(jié)電流信號(hào)446，并且因此調(diào)節(jié)與由第一和第二壓 電電阻器412、420感測(cè)的應(yīng)變相關(guān)并且還與第一和第二壓電電阻器412、420的磁場(chǎng)靈敏度 相關(guān)的霍爾效應(yīng)元件468的靈敏度，趨于在存在應(yīng)變和溫度漂移時(shí)將電路400的靈敏度保 持得比不提供增益調(diào)節(jié)信號(hào)462時(shí)更加恒定。盡管將反饋電路402示出為通過(guò)電流源464來(lái)控制與霍爾效應(yīng)元件468相關(guān)聯(lián)的 增益，但是在其它實(shí)施例中，可以將增益調(diào)節(jié)信號(hào)462施加到增益可調(diào)節(jié)預(yù)放大器來(lái)代替 預(yù)放大器474。在一些結(jié)構(gòu)中，電路400僅具有電流承載導(dǎo)體414、422中的一個(gè)?，F(xiàn)在參考圖4B，用于感測(cè)磁場(chǎng)的電路500包括圖2的電路70的方面并且結(jié)合圖3 的電路150的方面。S卩，電路500包括圖2中用于感測(cè)與霍爾效應(yīng)元件的靈敏度間接相關(guān) 的襯底的應(yīng)變的兩個(gè)壓電電阻器，并且還包括圖3中鄰近霍爾效應(yīng)元件以直接感測(cè)霍爾效應(yīng)元件的靈敏度變化的導(dǎo)體。電路500可以與圖1的電路10相同或者類似并且可以包括反饋電路502，該反饋 電路502可以與圖1的反饋電路12相同或者類似。下面將更加充分地描述反饋電路502。電路500包括磁場(chǎng)感測(cè)元件524，在這里是霍爾效應(yīng)元件。將霍爾效應(yīng)元件524耦 合成從電流源564接收驅(qū)動(dòng)電流信號(hào)566并且該霍爾效應(yīng)元件524用于生成耦合到預(yù)放大 器572的差分霍爾電壓信號(hào)568、570。預(yù)放大器572用于放大差分輸入信號(hào)568、570并且 生成放大信號(hào)564。電路500還可以包括耦合成接收放大信號(hào)564并且用于生成濾波信號(hào) 576的低通濾波器574。電路500還可以包括耦合成接收濾波信號(hào)576并且用于生成輸出 信號(hào)580的另一電路元件578。在一些結(jié)構(gòu)中，電路元件578是(線性)放大器，并且在其 它結(jié)構(gòu)中，電路元件578是比較器。反饋電路502可以分別包括第一和第二壓電電阻器512、520。如下面更加充分描 述的，反饋電路502，并且特別是壓電電阻器512、520能夠測(cè)量霍爾效應(yīng)元件524的應(yīng)變，并 且反饋電路502能夠生成與該應(yīng)變相關(guān)的反饋信號(hào)554?？梢詫⒌谝粔弘婋娮杵?12耦合成從第一電流源508接收第一電流信號(hào)510，該第 一電流信號(hào)510導(dǎo)致第一電壓信號(hào)510a。反饋電路502還可以包括耦合成接收第一電壓信 號(hào)510a并且用于生成第一放大信號(hào)526的第一放大器514。類似地，可以將第二壓電電阻器520耦合成從第二電流源516接收第二電流信號(hào) 518，該第二電流信號(hào)518導(dǎo)致第二電壓信號(hào)518a。反饋電路502還可以包括耦合成接收第 二電壓信號(hào)518a并且用于生成第二放大信號(hào)530的第二放大器528。反饋電路502還可以包括導(dǎo)體522，在這里示出為在霍爾效應(yīng)元件524周圍形成環(huán) 路?？梢詫?dǎo)體522耦合成從電流源560接收電流信號(hào)562?？梢詫㈦娏髟?60耦合成接 收由脈沖發(fā)生器558生成的脈沖信號(hào)556。脈沖信號(hào)556可以導(dǎo)致脈沖電流信號(hào)556。在一 些結(jié)構(gòu)中，脈沖電流信號(hào)556具有兩種狀態(tài)，其間基本為零的電流流入導(dǎo)體522中的第一狀 態(tài)，以及其間預(yù)定的電流流入導(dǎo)體522中的第二狀態(tài)。在一些結(jié)構(gòu)中，第二狀態(tài)的占空比可 以很小，例如在大約百分之一到大約百分之五的范圍內(nèi)。在一些結(jié)構(gòu)中，脈沖電流信號(hào)556 的頻率在大約25kHz到500kHz的范圍內(nèi)。反饋電路502還可以分別包括第一和第二采樣保持電路548、540，將每一個(gè)采樣 保持電路耦合成接收放大信號(hào)564，并且分別生成第一和第二采樣信號(hào)534、536。第一采樣保持電路548接收脈沖信號(hào)556并且在脈沖信號(hào)556的特定狀態(tài)期間進(jìn) 行采樣，例如在電流信號(hào)562具有電流脈沖的時(shí)刻進(jìn)行采樣。第二采樣保持電路540接收 由反相器546生成的反相脈沖信號(hào)544并且在該反相脈沖信號(hào)544的特定狀態(tài)期間進(jìn)行采 樣，例如在電流信號(hào)562不具有電流脈沖的時(shí)刻。應(yīng)該意識(shí)到，第二采樣信號(hào)536代表電路 500打算測(cè)量的磁場(chǎng)，而第一采樣信號(hào)534代表電路500打算測(cè)量的磁場(chǎng)以及由具有上述電 流脈沖的電流信號(hào)562產(chǎn)生的磁場(chǎng)。 反饋電路502可以進(jìn)一步包括耦合成分別接收第一和第二放大信號(hào)526、530的組 合電路532，并且還將該組合電路532耦合成分別接收第一和第二采樣信號(hào)534、536。組合 電路用于生成輸出信號(hào)552。在一些結(jié)構(gòu)中，反饋電路502進(jìn)一步包括耦合成接收輸出信號(hào) 552的采樣保持電路550?？梢詫⒉蓸颖３蛛娐?50耦合成接收脈沖信號(hào)，該脈沖信號(hào)的狀 態(tài)或者轉(zhuǎn)變導(dǎo)致采樣保持電路550對(duì)輸出信號(hào)552進(jìn)行采樣并且相應(yīng)地生成增益控制信號(hào)554。脈沖發(fā)生器558可以對(duì)使能信號(hào)506做出響應(yīng)，該使能信號(hào)可以是溫度使能信號(hào)、 通電使能信號(hào)或者上述二者的組合。為此，電路500可以包括溫度閾值電路和/或通電電 路中的一個(gè)或者兩個(gè)，這在上面結(jié)合圖I-IB中有所描述。然而，為了清晰起見(jiàn)，沒(méi)有示出溫 度閾值電路和/或通電電路；而是僅示出了使能信號(hào)506。從上面的討論明顯可以看出，采樣保持電路550可以對(duì)輸出信號(hào)552進(jìn)行采樣以 在溫度使能信號(hào)或者通電使能信號(hào)有效時(shí)，例如在電路的溫度已經(jīng)增加到高于溫度閾值或 者在最近已經(jīng)向電路500施加功率時(shí)的時(shí)刻生成增益調(diào)節(jié)信號(hào)554。相反地，采樣保持電路 550能夠在溫度使能信號(hào)或者通電使能信號(hào)無(wú)效時(shí)，例如在溫度從高于溫度閾值下降到低 于溫度閾值時(shí)的時(shí)刻或者在已經(jīng)向電路500施加功率之后的時(shí)刻保持增益調(diào)節(jié)信號(hào)554。使能信號(hào)506還可以分別由第一和第二電流源508、516接收，使第一和第二電流 源508、516僅在使能信號(hào)506有效時(shí)生成第一和第二電流信號(hào)510、518。利用這種結(jié)構(gòu)，電 路500能夠在不提供增益調(diào)節(jié)時(shí)，例如在電路500的溫度還沒(méi)有超出溫度閾值時(shí)的時(shí)刻節(jié) 約功率。在一些結(jié)構(gòu)中，在其上設(shè)置有第一和第二壓電電阻器512、520的襯底上正交地設(shè) 置該第一和第二壓電電阻器512、520。利用該結(jié)構(gòu)，第一電壓信號(hào)510a的值與沿平行于襯 底的主表面的第一方向上的應(yīng)變相關(guān)，并且第二電壓信號(hào)518a的值與沿平行于襯底的主 表面并且與所述第一方向正交的第二方向上的應(yīng)變相關(guān)。利用該結(jié)構(gòu)，可以由壓電電阻器 512,520感測(cè)平行于襯底的主表面的任意方向上的襯底的應(yīng)變。在一些結(jié)構(gòu)中，組合電路532提供輸出信號(hào)552以及所產(chǎn)生的增益調(diào)節(jié)信號(hào)554 作為放大信號(hào)520、530的和再加上第一采樣信號(hào)534和第二采樣信號(hào)536的差值。在其 它結(jié)構(gòu)中，組合電路532提供輸出信號(hào)552以及所產(chǎn)生的增益調(diào)節(jié)信號(hào)554作為放大信號(hào) 526、530的均方根(RMS)和再加上第一采樣信號(hào)534和第二采樣信號(hào)536的RMS差值。在 再一其它結(jié)構(gòu)中，特別是在磁場(chǎng)感測(cè)元件524的靈敏度是其上設(shè)置有磁場(chǎng)感測(cè)元件524的 襯底的應(yīng)變的非線性函數(shù)的結(jié)構(gòu)中，組合電路532能夠以其它方式組合放大信號(hào)526、530 以及采樣信號(hào)534、536。低通濾波器574基本去除由上述電流脈沖562產(chǎn)生的放大信號(hào)564中的脈沖，剩 下僅代表電路500打算測(cè)量的磁場(chǎng)的濾波信號(hào)576。應(yīng)該理解，濾波信號(hào)576與第二采樣信 號(hào)564類似，并且在其它實(shí)施例中，可以互換使用任一個(gè)信號(hào)。因而，將濾波信號(hào)576示出 為利用虛線耦合到組合電路532。在操作中，增益調(diào)節(jié)信號(hào)554調(diào)節(jié)電流信號(hào)566，并且因此與由第一和第二壓電電 阻器512、512感測(cè)的應(yīng)變相關(guān)而且還與霍爾效應(yīng)元件524的磁場(chǎng)靈敏度相關(guān)地調(diào)節(jié)霍爾效 應(yīng)元件524的靈敏度，趨于在存在應(yīng)變和溫度漂移時(shí)將電路500的靈敏度保持得比不提供 增益調(diào)節(jié)信號(hào)554時(shí)更加恒定。盡管將反饋電路502示出為利用電流源564來(lái)控制與霍爾效應(yīng)元件524相關(guān)聯(lián)的 增益，但是在其它實(shí)施例中，可以將增益調(diào)節(jié)信號(hào)554施加到增益可調(diào)節(jié)預(yù)放大器來(lái)代替 預(yù)放大器572。在一些替代結(jié)構(gòu)中，電路500僅具有壓電電阻器512、520中的一個(gè)?，F(xiàn)在參考圖5，示出了描述在上面的圖2-4B中示出的壓電電阻器和電流導(dǎo)體的更加詳細(xì)的結(jié)構(gòu)的各種物理配置?，F(xiàn)在參考圖5，第一和第二壓電電阻器504、506鄰近磁場(chǎng)感測(cè)元件502。至少結(jié)合 圖2和圖2A示出和描述了該結(jié)構(gòu)。如上所述，在一些結(jié)構(gòu)中，在其上設(shè)置有第一和第二壓 電電阻器604、606的襯底(未示出)上正交地設(shè)置該第一和第二壓電電阻器604、606?，F(xiàn)在參考圖6，電流導(dǎo)體612鄰近磁場(chǎng)感測(cè)元件610。至少結(jié)合圖3_3B示出和描 述了該結(jié)構(gòu)。盡管將圖3-3B的電流導(dǎo)體164和252示出為圍繞各自磁場(chǎng)感測(cè)元件的線圈， 但是應(yīng)該意識(shí)到，導(dǎo)體或者可以是圖3-3B中所示的線圈，或者可以是如圖6所示的鄰近磁 場(chǎng)感測(cè)元件的非線圈。現(xiàn)在參考圖7，第一和第二壓電電阻器612、616鄰近磁場(chǎng)感測(cè)元件620。第一導(dǎo)體 614部分地圍繞第一壓電電阻器612并且第二導(dǎo)體618部分地圍繞第二壓電電阻器616。至 少結(jié)合圖4和圖4A示出和描述了該結(jié)構(gòu)。盡管將圖4和圖4A中的電流導(dǎo)體314、322、414， 422示出為完全圍繞各自壓電電阻器的線圈，但是應(yīng)該意識(shí)到，該導(dǎo)體或者可以表示為圖4 和4A中所述的線圈，或者可以表示為圖7中所示的開(kāi)路線圈，或者可以表示為圖6中所示 的非線圈?，F(xiàn)在參考圖8，電流導(dǎo)體632鄰近磁場(chǎng)感測(cè)元件630。至少結(jié)合圖3_3B示出和描 述了該結(jié)構(gòu)。盡管將圖3-3B的電流導(dǎo)體164和252示出為圍繞各自磁場(chǎng)感測(cè)元件的單個(gè) 環(huán)路線圈，但是應(yīng)該意識(shí)到，該導(dǎo)體或者可以是如圖3-3B中所示的單個(gè)環(huán)路線圈，或者是 如圖8中所示的多環(huán)路線圈，或者可以是如圖6中所示的鄰近磁場(chǎng)感測(cè)元件630的非線圈。盡管上面描述了由電流源(例如，108、136，圖2A)驅(qū)動(dòng)霍爾效應(yīng)元件，但是在其它 實(shí)施例中，可以由電壓源(例如，可控電壓源)或者由與電阻器串聯(lián)的電壓源代替電流源。這里引用的所有文獻(xiàn)將其全部?jī)?nèi)容以引用的方式并入本文。已經(jīng)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，可以使用結(jié)合其概念的其它實(shí)施例現(xiàn)在對(duì)于本 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。因此，應(yīng)該意識(shí)到這些實(shí)施例不應(yīng)該局限于所公 開(kāi)的實(shí)施例，而是應(yīng)該僅由所附權(quán)利要求的精神和范圍進(jìn)行限制。
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權(quán)利要求
一種磁場(chǎng)傳感器，包括由襯底支撐的磁場(chǎng)感測(cè)元件，所述磁場(chǎng)感測(cè)元件用于生成包括磁場(chǎng)響應(yīng)信號(hào)部分的輸出信號(hào)，其中，所述磁場(chǎng)響應(yīng)信號(hào)部分具有對(duì)于第一磁場(chǎng)的靈敏度；反饋電路，所述反饋電路包括由所述襯底支撐并且鄰近所述磁場(chǎng)感測(cè)元件的電流導(dǎo)體，所述電流導(dǎo)體用于生成第二磁場(chǎng)；以及增益計(jì)算電路，配置為響應(yīng)于所述第二磁場(chǎng)而生成增益調(diào)節(jié)信號(hào)；以及增益調(diào)節(jié)電路，所述增益調(diào)節(jié)電路由所述襯底支撐并且具有耦合成接收所述增益調(diào)節(jié)信號(hào)的增益調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)，其中，所述增益調(diào)節(jié)電路配置為響應(yīng)于所述增益調(diào)節(jié)信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)所述磁場(chǎng)響應(yīng)信號(hào)部分的所述靈敏度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁場(chǎng)傳感器，其中，由所述磁場(chǎng)感測(cè)元件生成的所述輸出信 號(hào)包括所述磁場(chǎng)響應(yīng)信號(hào)部分以及響應(yīng)于所述第二磁場(chǎng)并且與所述增益調(diào)節(jié)信號(hào)相關(guān)的 增益調(diào)節(jié)信號(hào)相關(guān)部分，其中，所述增益調(diào)節(jié)信號(hào)相關(guān)部分包括AC信號(hào)分量，其中，所述磁 場(chǎng)傳感器還包括耦合到所述磁場(chǎng)感測(cè)元件并且配置為將所述增益調(diào)節(jié)信號(hào)相關(guān)部分與所 述磁場(chǎng)響應(yīng)信號(hào)部分分離的濾波器電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁場(chǎng)傳感器，其中，所述反饋電路還包括具有輸出節(jié)點(diǎn)的電流發(fā)生器電路，在所述輸出節(jié)點(diǎn)處生成電流脈沖，其中，將所述電流 導(dǎo)體耦合成接收生成所述第二磁場(chǎng)的所述電流脈沖，其中，所述增益調(diào)節(jié)信號(hào)相關(guān)部分的 所述AC信號(hào)分量與所述電流脈沖的AC信號(hào)分量相關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁場(chǎng)傳感器，其中，所述磁場(chǎng)感測(cè)元件是霍爾效應(yīng)元件，其 中，所述增益調(diào)節(jié)電路包括耦合到所述霍爾元件的電流發(fā)生器，所述電流發(fā)生器具有耦合 成接收所述增益調(diào)節(jié)信號(hào)的控制節(jié)點(diǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁場(chǎng)傳感器，其中，所述增益調(diào)節(jié)電路包括耦合成從所述磁 場(chǎng)感測(cè)元件接收所述輸出信號(hào)的放大器，所述放大器具有耦合成接收所述增益調(diào)節(jié)信號(hào)的 控制節(jié)點(diǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁場(chǎng)傳感器，其中，所述反饋電路還包括由所述襯底支撐的第二磁場(chǎng)感測(cè)元件，其中，所述第二磁場(chǎng)感測(cè)元件響應(yīng)于所述第二 磁場(chǎng)，并且其中所述第二磁場(chǎng)感測(cè)元件生成與所述增益調(diào)節(jié)信號(hào)相關(guān)的輸出信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁場(chǎng)傳感器，其中，所述反饋電路還包括由所述襯底支撐的第一壓電電阻器，所述第一壓電電阻器具有節(jié)點(diǎn)，在所述節(jié)點(diǎn)處生 成第一壓電輸出信號(hào)，其中，所述第一壓電輸出信號(hào)響應(yīng)于第一方向上的所述襯底的應(yīng)變 并且還響應(yīng)于所述第二磁場(chǎng)，其中，所述第一壓電輸出信號(hào)與所述增益調(diào)節(jié)信號(hào)相關(guān)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的磁場(chǎng)傳感器，其中，所述反饋電路還包括由所述襯底支撐的第二壓電電阻器，所述第一和第二壓電電阻器中的每一個(gè)具有各自 的主響應(yīng)軸，其中，所述第一和第二壓電電阻器以相對(duì)的取向設(shè)置使得其各自的主響應(yīng)軸 基本上垂直，所述第二壓電電阻器具有節(jié)點(diǎn)，在所述節(jié)點(diǎn)處生成第二壓電輸出信號(hào)，其中， 所述第二壓電輸出信號(hào)響應(yīng)于基本上垂直于所述第一方向的第二方向上的所述襯底的應(yīng) 變并且還響應(yīng)于所述第二磁場(chǎng)，其中，所述第二壓電輸出信號(hào)還與所述增益調(diào)節(jié)信號(hào)相關(guān)，其中，所述增益計(jì)算電路包括組合電路，所述組合電路具有耦合成接收與所述第一和第二 壓電輸出信號(hào)相關(guān)的信號(hào)的第一和第二輸入節(jié)點(diǎn)并且具有輸出節(jié)點(diǎn)，在所述輸出節(jié)點(diǎn)處生 成所述增益調(diào)節(jié)信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的磁場(chǎng)傳感器，其中，所述電流導(dǎo)體包括第一和第二電流導(dǎo)體， 并且其中所述第二磁場(chǎng)包括第一和第二磁場(chǎng)部分，其中，所述第一壓電電阻器響應(yīng)于所述 第一磁場(chǎng)部分并且所述第二壓電電阻器響應(yīng)于所述第二磁場(chǎng)部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的磁場(chǎng)傳感器，其中，由所述磁場(chǎng)感測(cè)元件生成的所述輸出信 號(hào)包括所述磁場(chǎng)響應(yīng)信號(hào)部分以及增益調(diào)節(jié)信號(hào)相關(guān)部分，所述增益調(diào)節(jié)信號(hào)相關(guān)部分響 應(yīng)于所述第二磁場(chǎng)并且與所述增益調(diào)節(jié)信號(hào)相關(guān)，其中，所述增益調(diào)節(jié)信號(hào)相關(guān)部分包含 AC信號(hào)分量，其中，所述磁場(chǎng)傳感器進(jìn)一步包括耦合到所述磁場(chǎng)感測(cè)元件并且配置為將所 述增益調(diào)節(jié)信號(hào)相關(guān)部分與所述磁場(chǎng)響應(yīng)信號(hào)部分分離的濾波器電路。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的磁場(chǎng)傳感器，其中，所述反饋電路還包括具有輸出節(jié)點(diǎn)的電流發(fā)生器電路，在所述輸出節(jié)點(diǎn)處生成電流脈沖，其中，所述電流導(dǎo) 體耦合成接收生成所述第二磁場(chǎng)的所述電流脈沖，其中，所述增益調(diào)節(jié)信號(hào)相關(guān)部分的所 述AC信號(hào)分量與所述電流脈沖的AC信號(hào)分量相關(guān)。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的磁場(chǎng)傳感器，其中，所述磁場(chǎng)感測(cè)元件是霍爾效應(yīng)元件，其 中，所述增益調(diào)節(jié)電路包括耦合到所述霍爾元件的電流發(fā)生器，所述電流發(fā)生器具有耦合 成接收所述增益調(diào)節(jié)信號(hào)的控制節(jié)點(diǎn)。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的磁場(chǎng)傳感器，其中，所述增益調(diào)節(jié)電路包括耦合成從所述磁 場(chǎng)感測(cè)元件接收所述輸出信號(hào)的放大器，所述放大器具有耦合成接收所述增益調(diào)節(jié)信號(hào)的 控制節(jié)點(diǎn)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁場(chǎng)傳感器，還包括配置為響應(yīng)于高于溫度閾值的溫度而 生成溫度使能信號(hào)的溫度閾值電路，其中，所述反饋電路的選擇部分根據(jù)所述溫度使能信 號(hào)的狀態(tài)打開(kāi)或者關(guān)閉。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁場(chǎng)傳感器，還包括配置為響應(yīng)于所述磁場(chǎng)傳感器通電而 生成通電使能信號(hào)的通電電路，其中，所述反饋電路的選擇部分根據(jù)所述通電使能信號(hào)的 狀態(tài)打開(kāi)或者關(guān)閉。
16.一種磁場(chǎng)傳感器，包括由襯底支撐的磁場(chǎng)感測(cè)元件，所述磁場(chǎng)感測(cè)元件用于生成包括磁場(chǎng)響應(yīng)信號(hào)部分的輸 出信號(hào)，其中，所述磁場(chǎng)響應(yīng)信號(hào)部分具有對(duì)于第一磁場(chǎng)的靈敏度；反饋電路，所述反饋電路包括由所述襯底支撐的第一壓電電阻器，所述第一壓電電阻器具有節(jié)點(diǎn)，在所述節(jié)點(diǎn)處 生成第一壓電輸出信號(hào)，其中，所述第一壓電輸出信號(hào)響應(yīng)于第一方向上的所述襯底的應(yīng) 變；由所述襯底支撐的第二壓電電阻器，所述第一和第二壓電電阻器中的每一個(gè)具有各 自的主響應(yīng)軸，其中，所述第一和第二壓電電阻器在相對(duì)的取向上設(shè)置使得它們各自的主 響應(yīng)軸基本上垂直，所述第二壓電電阻器具有節(jié)點(diǎn)，在該節(jié)點(diǎn)處生成第二壓電輸出信號(hào)，其 中，所述第二壓電輸出信號(hào)響應(yīng)于基本上垂直于所述第一方向的第二方向上的所述襯底的 應(yīng)變；以及組合電路，所述組合電路具有耦合成接收與所述第一和第二壓電輸出信號(hào)相關(guān)的信號(hào) 的第一和第二輸入節(jié)點(diǎn)并且具有輸出節(jié)點(diǎn)，在所述輸出節(jié)點(diǎn)處生成增益調(diào)節(jié)信號(hào)；以及增益調(diào)節(jié)電路，所述增益調(diào)節(jié)電路由所述襯底支撐并且具有耦合成接收所述增益調(diào)節(jié) 信號(hào)的增益調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)，其中，所述增益調(diào)節(jié)電路配置為響應(yīng)于所述增益調(diào)節(jié)信號(hào)而調(diào)節(jié)所 述磁場(chǎng)響應(yīng)信號(hào)部分的所述靈敏度。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的磁場(chǎng)傳感器，其中，所述磁場(chǎng)感測(cè)元件是霍爾效應(yīng)元件，其 中，所述增益調(diào)節(jié)電路包括耦合到所述霍爾元件的電流發(fā)生器，所述電流發(fā)生器具有耦合 成接收所述增益調(diào)節(jié)信號(hào)的控制節(jié)點(diǎn)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的磁場(chǎng)傳感器，其中，所述增益調(diào)節(jié)電路包括耦合成從所述 磁場(chǎng)感測(cè)元件接收所述輸出信號(hào)的放大器，所述放大器具有耦合成接收所述增益調(diào)節(jié)信號(hào) 的控制節(jié)點(diǎn)。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的磁場(chǎng)傳感器，其中，所述反饋電路還包括第一電流發(fā)生器，所述第一電流發(fā)生器耦合到所述第一壓電電阻器并且用于生成通過(guò) 所述第一壓電電阻器的第一電流；以及第二電流發(fā)生器，所述第二電流發(fā)生器耦合到所述第二壓電電阻器并且用于生成通過(guò) 所述第二壓電電阻器的第二電流。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的磁場(chǎng)傳感器，其中，根據(jù)在所述襯底經(jīng)歷溫度漂移時(shí)所述 第一方向上所述襯底的應(yīng)變與所述第二方向上所述襯底的應(yīng)變之間的預(yù)期關(guān)系來(lái)選擇所 述第一電流與所述第二電流之間的預(yù)定關(guān)系。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的磁場(chǎng)傳感器，其中，所述反饋電路還包括第一放大器，所述第一放大器耦合在所述第一壓電電阻器與所述組合電路之間并且具 有第一增益；以及第二放大器，所述第二放大器耦合在所述第二壓電電阻器與所述組合電路之間并且具有第二增益。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的磁場(chǎng)傳感器，其中，根據(jù)在所述襯底經(jīng)歷溫度漂移時(shí)所述 第一方向上所述襯底的應(yīng)變與所述第二方向上所述襯底的應(yīng)變之間的預(yù)期關(guān)系來(lái)選擇所 述第一增益與所述第二增益之間的預(yù)定關(guān)系。
23.根據(jù)權(quán)利要求16所述的磁場(chǎng)傳感器，還包括鄰近所述第一或者第二壓電電阻器中 的至少一個(gè)的電流導(dǎo)體，所述電流導(dǎo)體用于生成第二磁場(chǎng)，其中，分別由所述第一和第二壓 電電阻器生成的所述第一和第二壓電輸出信號(hào)進(jìn)一步響應(yīng)于所述第二磁場(chǎng)。
24.根據(jù)權(quán)利要求16所述的磁場(chǎng)傳感器，還包括配置為響應(yīng)于高于溫度閾值的溫度而 生成溫度使能信號(hào)的溫度閾值電路，其中，所述反饋電路的選擇部分根據(jù)所述溫度使能信 號(hào)的狀態(tài)打開(kāi)或者關(guān)閉。
25.根據(jù)權(quán)利要求16所述的磁場(chǎng)傳感器，還包括配置為響應(yīng)于所述磁場(chǎng)傳感器通電而 生成通電使能信號(hào)的通電電路，其中，所述反饋電路的選擇部分根據(jù)所述通電使能信號(hào)的 狀態(tài)打開(kāi)或者關(guān)閉。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種磁場(chǎng)傳感器，所述磁場(chǎng)傳感器具有磁場(chǎng)感測(cè)元件并且還具有用于提供增益調(diào)節(jié)信號(hào)以影響與所述磁場(chǎng)感測(cè)元件相關(guān)聯(lián)的靈敏度的反饋電路。在一些結(jié)構(gòu)中，所述反饋電路可以包括用于感測(cè)其上設(shè)置有所述磁場(chǎng)傳感器的襯底的應(yīng)變的壓電電阻器。利用這些結(jié)構(gòu)，所述反饋電路可以根據(jù)所感測(cè)的應(yīng)變生成所述增益調(diào)節(jié)信號(hào)。在其它結(jié)構(gòu)中，所述反饋電路可以生成鄰近所述磁場(chǎng)感測(cè)元件的脈沖磁場(chǎng)以直接測(cè)量所述磁場(chǎng)感測(cè)元件的所述靈敏度。利用這些結(jié)構(gòu)，所述反饋電路能夠根據(jù)所感測(cè)的靈敏度生成所述增益調(diào)節(jié)信號(hào)。
文檔編號(hào)G01R33/02GK101960319SQ200980106535
公開(kāi)日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2009年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月26日
發(fā)明者G·蒙雷亞爾, M·C.·杜古, W·P.·泰勒 申請(qǐng)人:阿萊戈微系統(tǒng)公司