專利名稱：具有低電偏移的磁傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁傳感器。
背景技術(shù)：
與永磁體或其它磁性元件結(jié)合使用的磁傳感器可以用來(lái)檢測(cè)機(jī)械元件的位置和速度。通過(guò)將磁性元件連接至機(jī)械元件或連接至接近機(jī)械元件的磁傳感器裝置，機(jī)械元件的轉(zhuǎn)動(dòng)或其它運(yùn)動(dòng)引起由磁性元件產(chǎn)生的磁場(chǎng)變化，這種變化隨后可以由磁傳感器檢測(cè)。分析傳感器的輸出并了解機(jī)械元件的機(jī)械結(jié)構(gòu)允許確定磁傳感器位置處的時(shí)變磁場(chǎng)的頻率和機(jī)械元件的速度。各向異性磁電阻(AMR)傳感器通常用作用于這種應(yīng)用的磁場(chǎng)傳感器。AMR傳感器與其它磁傳感器相比通常具有相對(duì)高的靈敏度；然而，AMR傳感器通常遇到大的電偏移。用·于對(duì)所述偏移進(jìn)行濾波的常規(guī)方法由于用來(lái)對(duì)偏移進(jìn)行濾波的元件的尺寸或復(fù)雜性或者甚至在某些應(yīng)用中丟失信息，因而通常是不實(shí)際的。此外，用來(lái)減小或消除偏移的調(diào)制AMR傳感器會(huì)在輸入中引入噪聲和降低靈敏度。

發(fā)明內(nèi)容
描述了一種的實(shí)施例。在一種實(shí)施例中，該裝置為高靈敏度磁傳感器裝置。該裝置包括低偏移磁傳感器；高靈敏度磁傳感器；以及偏移補(bǔ)償電路，該偏移補(bǔ)償電路被配置為根據(jù)低偏移磁傳感器的輸出確定感測(cè)場(chǎng)的過(guò)零點(diǎn)；在過(guò)零點(diǎn)處對(duì)高靈敏度磁傳感器的偏移值進(jìn)行采樣；以及從高靈敏度磁傳感器的輸出中減去偏移值。還描述該裝置的其它實(shí)施例。描述了一種方法的實(shí)施例。在一種實(shí)施例中，該方法為用于磁檢測(cè)的方法。該方法包括下述步驟采用低偏移磁傳感器和高靈敏度磁傳感器檢測(cè)感測(cè)場(chǎng)；根據(jù)低偏移磁傳感器的輸出確定感測(cè)場(chǎng)的過(guò)零點(diǎn)；在過(guò)零點(diǎn)處對(duì)高靈敏度磁傳感器的偏移值進(jìn)行采樣；以及從高靈敏度磁傳感器的輸出中減去偏移值。還描述了該方法的其它實(shí)施例。描述了一種系統(tǒng)的實(shí)施例。在一種實(shí)施例中，該系統(tǒng)為磁檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括靠近可移動(dòng)機(jī)械元件的磁性元件；以及磁傳感器，該磁傳感器被配置為基于由磁性元件產(chǎn)生的磁場(chǎng)確定機(jī)械元件的運(yùn)動(dòng)，該磁傳感器包括低偏移磁檢測(cè)元件；高靈敏度磁檢測(cè)元件；以及偏移補(bǔ)償電路，該偏移補(bǔ)償電路被配置為根據(jù)低偏移磁檢測(cè)元件的輸出確定感測(cè)場(chǎng)的過(guò)零點(diǎn)；在過(guò)零點(diǎn)處對(duì)高靈敏度磁檢測(cè)元件的偏移值進(jìn)行采樣；以及從高靈敏度磁檢測(cè)元件的輸出中減去偏移值。還描述了系統(tǒng)的其它實(shí)施例。根據(jù)接下來(lái)聯(lián)合以舉例方式說(shuō)明本發(fā)明的原理的附圖進(jìn)行的詳細(xì)描述，本發(fā)明的實(shí)施例的其它方法和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯。


圖I描述磁檢測(cè)系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
圖2描述圖I的磁傳感器裝置的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。圖3描述圖2的調(diào)制傳感器的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。圖4描述磁傳感器響應(yīng)的一個(gè)實(shí)施例的曲線不意圖。圖5描述圖I的磁傳感器裝置的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。圖6描述用于磁檢測(cè)的方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。在整個(gè)說(shuō)明書(shū)中，相似的附圖標(biāo)記可以用來(lái)標(biāo)識(shí)相似的元件。
具體實(shí)施例方式將容易理解，如大致在此描述和在附圖中描述的實(shí)施例的元件可以被以多種不同的結(jié)構(gòu)配置和設(shè)計(jì)。因此，如在附圖中表示的多種實(shí)施例的接下來(lái)更詳細(xì)的描述不是意圖限制本公開(kāi)內(nèi)容的范圍，而是僅僅表示多種實(shí)施例。雖然在附圖中呈現(xiàn)了實(shí)施例的多個(gè)方面，但附圖沒(méi)有必要按比例繪制，除非具體說(shuō)明。在不偏離本發(fā)明的精神或本質(zhì)特性的前提下可以以其它具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。所描述的實(shí)施例在所有方面將僅被認(rèn)為是說(shuō)明性的而不是限制性的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍由隨附權(quán)利要求表示，而不是由這種詳細(xì)說(shuō)明表示。在權(quán)利要求的等同物的含義和范圍內(nèi)的所有變化將被包含在它們的范圍內(nèi)。在整個(gè)說(shuō)明書(shū)中對(duì)特征、優(yōu)點(diǎn)或類似語(yǔ)言的提及不是暗示可以用本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的所有特征和優(yōu)點(diǎn)應(yīng)當(dāng)在或者在本發(fā)明的單個(gè)實(shí)施例中。確切地說(shuō)，涉及特征和優(yōu)點(diǎn)的語(yǔ)言被理解為是指結(jié)合一個(gè)實(shí)施例描述的具體特征、優(yōu)點(diǎn)或特性被包括在本發(fā)明的至少ー個(gè)實(shí)施例中。因此，在整個(gè)說(shuō)明書(shū)中，特征和優(yōu)點(diǎn)的討論以及類似的語(yǔ)言可以，但沒(méi)有必要，涉及同
ー實(shí)施例。而且，本發(fā)明的所描述的特征、優(yōu)點(diǎn)和特性可以以任何合適的方式在ー個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中組合。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，根據(jù)本文中的描述，可以在不具有特定實(shí)施例的具體特征或優(yōu)點(diǎn)中的ー個(gè)或多個(gè)的情況實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。在其它示例中，在某些實(shí)施例中可以認(rèn)識(shí)到可能未存在于本發(fā)明的所有實(shí)施例中的附加特征和優(yōu)點(diǎn)。在整個(gè)說(shuō)明書(shū)中對(duì)“ー個(gè)實(shí)施例”、“實(shí)施例”或類似語(yǔ)言的提及是指聯(lián)系所指示的實(shí)施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性被包含在本發(fā)明的至少ー個(gè)實(shí)施例中。因此，整個(gè)說(shuō)明書(shū)中的措詞“在一種實(shí)施例中”、“在一種實(shí)施例中”和類似語(yǔ)言可以，但沒(méi)有必要，都涉及同ー實(shí)施例。雖然本文描述了多個(gè)實(shí)施例，但所描述的實(shí)施例中的至少ー些提出了用于采用磁傳感器檢測(cè)機(jī)械元件的位置和速度的系統(tǒng)和方法。更具體地，該系統(tǒng)采用包括高靈敏度磁傳感器和低偏移磁傳感器的兩路徑架構(gòu)來(lái)產(chǎn)生高靈敏度、低偏移輸出。在一種實(shí)施例中，該系統(tǒng)基于低偏移磁傳感器的輸出確定過(guò)零點(diǎn)，隨后對(duì)高靈敏度磁傳感器的輸出進(jìn)行采樣以確定所述偏移。隨后可以從高靈敏度磁傳感器的輸出中減去所述偏移。一些常規(guī)解決方案對(duì)磁傳感器的電讀出裝置進(jìn)行濾波。然而，在多種應(yīng)用中，該信號(hào)具有處于非常低頻率的成分，并且當(dāng)集成在硅上時(shí)這種濾波器中的無(wú)源元件(如電阻器和電容器)的值太大而不經(jīng)濟(jì)。即使傳感器輸出信號(hào)被直接數(shù)字化并且在數(shù)字域內(nèi)進(jìn)行濾波使得傳感器不需要大的模擬電路，但大的偏移會(huì)占據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的動(dòng)態(tài)范圍的大部分，増加ADC的復(fù)雜性。在一些應(yīng)用中，感興趣的帶寬包括直流(DC)，在無(wú)信息損失的情況下不對(duì)電讀出裝置進(jìn)行濾波是可行的。此外，可能需要非常短的啟動(dòng)時(shí)間。即使采用低頻濾波也可能不能實(shí)現(xiàn)快的啟動(dòng)時(shí)間，因?yàn)閱?dòng)時(shí)間此時(shí)受到DC偏移抑制濾波器的長(zhǎng)的時(shí)間常數(shù)的限制。各向異性磁電阻(AMR)傳感器可以用作用于本文中描述的實(shí)施例的磁場(chǎng)傳感器。在AMR傳感器中，一個(gè)或多個(gè)電阻器的電阻隨著傳感器處存在的磁場(chǎng)變化。電阻變化由電子前端檢測(cè)并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，如電壓或電流。典型地，在電阻電橋中使用四個(gè)AMR電阻器。如果恒壓用來(lái)向電橋供電，則輸出電壓差與磁場(chǎng)成比例。然而，由于電阻器之間的失配，可能存在大的偏移疊加至輸出電壓。為了去除偏移，調(diào)制AMR傳感器被描述用在本文中描述的系統(tǒng)和方法中。在這種傳感器中，在AMR電阻器位置處產(chǎn)生附加磁場(chǎng)。該磁場(chǎng)以頻率fm()d隨著時(shí)間變化。由于AMR電阻器對(duì)該磁場(chǎng)的非線性響應(yīng)，將感測(cè)到的磁場(chǎng)(如來(lái)自磁化輪或任何其它磁化機(jī)械部件的磁場(chǎng))和調(diào)制場(chǎng)相互調(diào)制，并且傳感器前端的輸出具有與將被檢測(cè)的磁場(chǎng)成比例并具有頻率U的成分。在阻止DC偏移之后，以fMd對(duì)該信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。由于DC部件去除了電橋輸出偏移，因此可以采用比較器容易地發(fā)現(xiàn)過(guò)零點(diǎn)。在將感興趣的 信號(hào)調(diào)制到遠(yuǎn)離其中存在偏移的DC的頻譜區(qū)域的意義上，調(diào)制原理可以以類似于用來(lái)消除模擬前端的偏移的斬波器技術(shù)的方式工作。雖然調(diào)制AMR傳感器提供了無(wú)偏移或低偏移傳感器，但它也可能明顯地影響傳感器的靈敏度。這是因?yàn)楦袦y(cè)場(chǎng)和調(diào)制場(chǎng)之間的相互調(diào)制是由AMR響應(yīng)中的較高階項(xiàng)(通常而ニ階項(xiàng))引起的。由于較高階項(xiàng)明顯小于通常在標(biāo)準(zhǔn)未調(diào)制AMR傳感器中使用的線性成分，因此調(diào)制傳感器的靈敏度比未調(diào)制AMR傳感器的靈敏度差。較低的靈敏度轉(zhuǎn)換成對(duì)噪聲和諸如電子干擾(EMI)或電源波動(dòng)之類的其它干擾的較低的穩(wěn)健性。本系統(tǒng)和方法特別用在汽車應(yīng)用和速度傳感器中，包括防抱死系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、曲軸系統(tǒng)和凸輪軸系統(tǒng)。圖I描述磁檢測(cè)系統(tǒng)100的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。所描述的磁檢測(cè)系統(tǒng)100包括下文更詳細(xì)地描述的多個(gè)元件，所述多個(gè)元件能夠執(zhí)行在此描述的功能和操作。磁檢測(cè)系統(tǒng)100可以包括多種元件，如磁性機(jī)械元件102、磁傳感器裝置104和存儲(chǔ)裝置106。磁檢測(cè)系統(tǒng)100可以包括比在此描述的元件或子系統(tǒng)多或少的元件或子系統(tǒng)。在一些實(shí)施例中，磁檢測(cè)系統(tǒng)100可以用來(lái)執(zhí)行在本文中如在圖6中描述的方法。在一種實(shí)施例中，磁性機(jī)械元件102為包括一個(gè)或多個(gè)永磁體或磁化元件的可移動(dòng)機(jī)械元件102。所述磁體可以定位在機(jī)械元件102上的預(yù)定位置，使得每個(gè)磁體的位置和間距是已知的。在一些實(shí)施例中，機(jī)械元件102的精確位置是未知的。磁傳感器裝置104可以定位成緊密靠近機(jī)械元件102，使得磁傳感器裝置104能夠檢測(cè)由機(jī)械元件102的磁體或磁化元件產(chǎn)生的磁場(chǎng)。通過(guò)檢測(cè)和分析機(jī)械元件102的變化磁場(chǎng)，磁檢測(cè)系統(tǒng)100能夠確定機(jī)械元件102的運(yùn)動(dòng)，這可以包括機(jī)械元件102在任何給定時(shí)間的位置和速度。例如，機(jī)械元件102可以為磁化輪，其圓周分為被交替磁化為磁性南極和北極的多段。緊密靠近磁化輪放置的磁傳感器在磁化輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)能夠檢測(cè)周期性磁場(chǎng)。由于磁化輪的機(jī)械結(jié)構(gòu)(包括磁化部分的位置)是已知的，因此磁檢測(cè)系統(tǒng)100能夠確定磁檢測(cè)系統(tǒng)100的位置處的時(shí)變磁場(chǎng)的頻率，并且因此能夠確定磁化輪的角速度。在一種實(shí)施例中，磁檢測(cè)系統(tǒng)100包括存儲(chǔ)裝置106。存儲(chǔ)裝置106可以用來(lái)存儲(chǔ)來(lái)自磁傳感器裝置104的數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)裝置106上存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)可以由磁傳感器裝置104獲取，用于稍后使用。在一些實(shí)施例中，存儲(chǔ)裝置106可以用來(lái)存儲(chǔ)用于磁檢測(cè)系統(tǒng)100內(nèi)的其它元件的數(shù)據(jù)。在一些實(shí)施例中，存儲(chǔ)裝置106可以結(jié)合在具有處理裝置的計(jì)算裝置中。處理裝置可以利用存儲(chǔ)裝置106上存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)或來(lái)自磁傳感器裝置104的數(shù)據(jù)進(jìn)行多種操作。在其它實(shí)施例中，磁性元件可以連接至磁傳感器裝置104并鄰近可移動(dòng)機(jī)械元件102，使得磁性元件基于機(jī)械元件102的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生磁場(chǎng)。磁傳感器裝置104因而能夠利用磁場(chǎng)的變化確定機(jī)械元件102的運(yùn)動(dòng)。圖2描述圖I的磁傳感器裝置104的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。雖然在此結(jié)合圖2的磁傳感器裝置104描述磁檢測(cè)系統(tǒng)100，但磁檢測(cè)系統(tǒng)100可以與磁傳感器裝置104—起使用。在一種實(shí)施例中，磁傳感器裝置104包括低偏移傳感器200和主傳感器202。低 偏移傳感器200和主傳感器202產(chǎn)生被配置為檢測(cè)由磁化機(jī)械元件102產(chǎn)生的磁場(chǎng)的感測(cè)場(chǎng)。低偏移傳感器200和主傳感器202可以以任何方式定位機(jī)械元件102的磁場(chǎng)內(nèi)，使得磁傳感器裝置104能夠精確地確定機(jī)械元件102的運(yùn)動(dòng)。在一種實(shí)施例中，低偏移傳感器200和主傳感器202彼此鄰近地定位。在一種實(shí)施例中，低偏移傳感器200和主傳感器202定位成使得它們每一個(gè)的感測(cè)場(chǎng)不相互干擾。在一種實(shí)施例中，低偏移傳感器200為調(diào)制AMR傳感器。雖然在一些實(shí)施例中主傳感器202可以高靈敏度的未調(diào)制AMR傳感器，但主傳感器202可以為任何磁傳感器。在一種實(shí)施例中，磁傳感器裝置104包括偏移補(bǔ)償電路204。偏移補(bǔ)償電路204可以被配置為去除或減小來(lái)自磁傳感器裝置104的輸出的信號(hào)偏移。雖然低偏移傳感器200，如調(diào)制AMR傳感器,產(chǎn)生無(wú)偏移輸出，但未調(diào)制傳感器在它們的輸出中會(huì)具有偏移。此外，該偏移可能由于溫度變化和傳感器的老化而改變或漂移。在一種實(shí)施例中，主傳感器202為高靈敏度未調(diào)制傳感器。采用低偏移傳感器200和高靈敏度傳感器實(shí)現(xiàn)磁檢測(cè)系統(tǒng)100提供了兩路徑架構(gòu)，其允許磁傳感器裝置104具有低偏移和高靈敏度輸出。圖3描述圖2的調(diào)制傳感器200的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。雖然在此結(jié)合圖3的調(diào)制傳感器200描述磁檢測(cè)系統(tǒng)100，但磁檢測(cè)系統(tǒng)100可以與任何調(diào)制傳感器200 —起使用。在一種實(shí)施例中，調(diào)制傳感器200為調(diào)制AMR傳感器200。調(diào)制AMR傳感器200可以電阻電橋傳感器。在當(dāng)前實(shí)施例中，電阻元件_R1，R2，R3和R4-受到感測(cè)場(chǎng)Hy，其沿傳感器的敏感方向。調(diào)制AMR傳感器200還受到調(diào)制場(chǎng)Hm，其具有與感測(cè)場(chǎng)Hy相同的方向。調(diào)制場(chǎng)由調(diào)制傳感器的頂部上的線圈300(在圖3中被描述為電感器)產(chǎn)生。電流Inwd在電感器中的流動(dòng)使得調(diào)制AMR傳感器200的位置處的磁場(chǎng)，分別地，對(duì)于Rl和R3等于Hy+Hm，對(duì)于R2和R4等于Hy-Hm。在施加磁場(chǎng)時(shí)調(diào)制AMR傳感器的電阻由下述表達(dá)式給出R = K[\+ /(")]- /<, I + a, H+^a1H2其中已經(jīng)用二階泰勒展開(kāi)對(duì)響應(yīng)進(jìn)行近似。則輸出電壓為一η K,,,.,,,,,,, ,,,,-——:----:--2屮十"丨//, - Ci2HyHm
h,as 2其中最后一個(gè)近似在該傳感器由二階非線性(a2Hy >> B1)主導(dǎo)時(shí)是有效的。則靈敏度由下述表達(dá)式給出
Sfflod = B2Hffl如果調(diào)制場(chǎng)為方波(或正弦信號(hào))，則傳感器輸出為由感測(cè)場(chǎng)調(diào)制的方波(或正弦波)。靈敏度受到外加調(diào)制場(chǎng)的強(qiáng)度和a2系數(shù)的影響。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)AMR傳感器，將&2系數(shù)可以較大，但受到實(shí)際因素的限制。在用于偏置(穩(wěn)定)AMR傳感器的操作期間使用產(chǎn)生垂直于感測(cè)場(chǎng)的磁場(chǎng)的偏置磁體。偏置磁場(chǎng)用來(lái)防止傳感器被外部干擾磁場(chǎng)消磁。然而，僅在將AMR傳感器用作線性傳感器時(shí)希望傳感器響應(yīng)的線性化。當(dāng)采用調(diào)制時(shí)，可能需要最大非線性，即，大的a2以最大化靈敏度SMd。由于可能需要偏置磁體確保傳感器的可靠性，因此相對(duì)于沒(méi)有任何偏置磁體的情況，靈敏度降低。圖4描述了磁傳感器響應(yīng)的一個(gè)實(shí)施例的曲線圖400。曲線圖400針對(duì)無(wú)偏置磁 場(chǎng)和有偏置磁場(chǎng)的情況不出相對(duì)于外加場(chǎng)404的AMR傳感器的AMR電阻變化402。不出了在此描述的對(duì)應(yīng)于調(diào)制AMR傳感器200的ニ階非線性，以及采用具有11千安培每米(kA/m)的典型值的偏置磁場(chǎng)時(shí)非線性的降低。獨(dú)立調(diào)制AMR傳感器200的靈敏度受到下述因素的限制調(diào)制場(chǎng)的強(qiáng)度Hm，其又受到驅(qū)動(dòng)電子元件的功耗和可以提供至線圈的電流的限制；以及ニ階非線性的值，其又受到磁電阻本征物理學(xué)和可靠性問(wèn)題(即，偏置磁場(chǎng))的限制。圖5描述圖I的磁傳感器裝置104的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。雖然在此結(jié)合圖5的磁傳感器裝置104描述磁檢測(cè)系統(tǒng)100，但磁檢測(cè)系統(tǒng)100可以與任何磁傳感器裝置104結(jié)合使用。在一種實(shí)施例中，圖6中描述的磁傳感器裝置104的兩路徑架構(gòu)幫助改善獨(dú)立調(diào)制傳感器200的降低的靈敏度，同時(shí)保持其無(wú)偏移能力。磁傳感器裝置104包括兩條不同的路徑低偏移路徑和高靈敏度路徑。低偏移路徑由低偏移調(diào)制AMR傳感器200和比較器500表示；高靈敏度路徑由高靈敏度標(biāo)準(zhǔn)(未調(diào)制)AMR傳感器202及其電讀出裝置表示。調(diào)制AMR傳感器的輸出處的比較器500和/或其它解調(diào)元件以及高靈敏度AMR傳感器202的電讀出裝置可以為偏移補(bǔ)償電路204的一部分，該偏移補(bǔ)償電路204被配置為從磁傳感器裝置104的輸出中去除偏移。波形m(t)為饋給至偏置電路502和偏移補(bǔ)償電路204的調(diào)制信號(hào)，偏置電路502產(chǎn)生用于線圈300的調(diào)制電流，偏移補(bǔ)償電路204包括解調(diào)電路并對(duì)來(lái)自傳感器的偏移進(jìn)行濾波且將感興趣的信號(hào)解調(diào)成DC。在一種實(shí)施例中，調(diào)制AMR傳感器200的輸出信號(hào)由比較器500限幅。比較器500的切換對(duì)應(yīng)感測(cè)場(chǎng)的過(guò)零點(diǎn)。由于感測(cè)場(chǎng)在該時(shí)刻為零，因此磁傳感器裝置104的輸出等于高靈敏度AMR傳感器202的偏移，即，高靈敏度AMR傳感器202及其讀出電子元件的級(jí)聯(lián)偏移。在切換比較器500時(shí),該偏移可以被米樣并被從主傳感器202輸出信號(hào)中減去,產(chǎn)生無(wú)偏移輸出。偏移的采樣和減去可以在數(shù)字域或在模擬域中操作。而且，由于該輸出源自高靈敏度AMR傳感器202的輸出，因此整個(gè)系統(tǒng)的靈敏度將等于高靈敏度路徑的靈敏度。然而，由于調(diào)制傳感器200的靈敏度差，調(diào)制傳感器200的輸出信號(hào)可能明顯地受到噪聲的影響。這可能引起在比較器切換的定時(shí)的抖動(dòng)和高靈敏度路徑的偏移的采樣的誤差的存在。如果在每個(gè)過(guò)零點(diǎn)對(duì)偏移進(jìn)行重新采樣，則調(diào)制傳感器200的噪聲出現(xiàn)在輸出處，如下文所述。如果Iinrod為調(diào)制傳感器200的涉及輸入(在磁域中)的噪聲的標(biāo)準(zhǔn)差，則比較器切換的抖動(dòng)為
權(quán)利要求
1.一種低偏移、高靈敏度磁傳感器裝置，包括 低偏移磁傳感器； 高靈敏度磁傳感器；和 偏移補(bǔ)償電路，該偏移補(bǔ)償電路被配置為 根據(jù)低偏移磁傳感器的輸出確定感測(cè)場(chǎng)的過(guò)零點(diǎn)； 在過(guò)零點(diǎn)處對(duì)高靈敏度磁傳感器的偏移值進(jìn)行采樣；以及 從高靈敏度磁傳感器的輸出中減去偏移值。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁傳感器裝置，其中偏移補(bǔ)償電路進(jìn)一歩被配置為響應(yīng)于檢測(cè)到偏移值變化對(duì)偏移值重新進(jìn)行采樣。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁傳感器裝置，其中所述偏移值變化超過(guò)預(yù)定閾值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁傳感器裝置，還包括被配置為存儲(chǔ)先前偏移值的存儲(chǔ)裝置，其中偏移補(bǔ)償電路進(jìn)一歩被配置為 將當(dāng)前偏移值與先前偏移值進(jìn)行比較以獲得偏移差值；以及 響應(yīng)于偏移差值大于所述預(yù)定閾值而將當(dāng)前偏移值存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁傳感器裝置，其中偏移補(bǔ)償電路包括位于高靈敏度磁傳感器的輸出處的離散時(shí)間低通濾波器，其中該低通濾波器被配置為基于在毎次偏移補(bǔ)償電路確定過(guò)零點(diǎn)時(shí)從高靈敏度磁傳感器的輸出采樣的偏移值提供偏移估計(jì)值。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁傳感器裝置，其中偏移補(bǔ)償電路包括比較器，該比較器用于根據(jù)低偏移磁傳感器的輸出獲得感測(cè)場(chǎng)的過(guò)零點(diǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁傳感器裝置，其中低偏移磁傳感器為調(diào)制的各向異性磁電阻傳感器。
8.ー種方法，包括下述步驟 采用低偏移磁傳感器和高靈敏度磁傳感器檢測(cè)感測(cè)場(chǎng)； 根據(jù)低偏移磁傳感器的輸出確定感測(cè)場(chǎng)的過(guò)零點(diǎn)； 在過(guò)零點(diǎn)處對(duì)高靈敏度磁傳感器的偏移值進(jìn)行采樣；以及 從高靈敏度磁傳感器的輸出中減去偏移值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括響應(yīng)于檢測(cè)到偏移值變化對(duì)偏移值重新進(jìn)行采樣的步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述偏移值超過(guò)預(yù)定閾值。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括下述步驟 將當(dāng)前偏移值與先前偏移值進(jìn)行比較以獲得偏移差值；以及 響應(yīng)于偏移差值大于預(yù)定閾值而將當(dāng)前偏移值存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中減去偏移值的步驟還包括 采用離散時(shí)間低通濾波器對(duì)高靈敏度磁傳感器的輸出進(jìn)行濾波， 其中該低通濾波器基于在每次偏移補(bǔ)償電路確定過(guò)零點(diǎn)時(shí)從高靈敏度磁傳感器的輸出采樣的偏移值提供偏移估計(jì)值。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中確定過(guò)零點(diǎn)的步驟還包括檢測(cè)低偏移磁傳感器的輸出處的比較器的切換的步驟，其中所述切換對(duì)應(yīng)于過(guò)零點(diǎn)。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中低偏移磁傳感器為調(diào)制的各向異性磁電阻傳感器。
15.—種磁檢測(cè)系統(tǒng),包括 靠近可移動(dòng)機(jī)械元件的磁性元件；和 磁傳感器，該磁傳感器被配置為基于由磁性元件產(chǎn)生的磁場(chǎng)確定機(jī)械元件的運(yùn)動(dòng)，該磁傳感器包括 低偏移磁檢測(cè)元件； 聞靈敏度磁檢測(cè)兀件；和 偏移補(bǔ)償電路，該偏移補(bǔ)償電路被配置為 根據(jù)低偏移磁檢測(cè)元件的輸出確定感測(cè)場(chǎng)的過(guò)零點(diǎn)； 在過(guò)零點(diǎn)處對(duì)高靈敏度磁檢測(cè)元件的偏移值進(jìn)行采樣；以及 從高靈敏度磁檢測(cè)元件的輸出中減去偏移值。
16.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁檢測(cè)系統(tǒng)，其中偏移補(bǔ)償電路進(jìn)一歩被配置為響應(yīng)于檢測(cè)到偏移值變化對(duì)偏移值重新進(jìn)行采樣。
17.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁檢測(cè)系統(tǒng)，還包括被配置為存儲(chǔ)先前偏移值的存儲(chǔ)裝置，其中偏移補(bǔ)償電路進(jìn)一歩被配置為 將當(dāng)前偏移值與先前偏移值進(jìn)行比較以獲得偏移差值；以及 響應(yīng)于偏移差值大于所述預(yù)定閾值而將當(dāng)前偏移值存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中。
18.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁檢測(cè)系統(tǒng)，其中偏移補(bǔ)償電路包括位于高靈敏度磁檢測(cè)元件的輸出處的離散時(shí)間低通濾波器，其中該低通濾波器被配置為基于在毎次偏移補(bǔ)償電路確定過(guò)零點(diǎn)時(shí)從高靈敏度磁檢測(cè)元件的輸出采樣的偏移值提供偏移估計(jì)值。
19.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁檢測(cè)系統(tǒng)，其中偏移補(bǔ)償電路包括比較器，該比較器用于根據(jù)低偏移磁檢測(cè)元件的輸出獲得感測(cè)場(chǎng)的過(guò)零點(diǎn)。
20.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁檢測(cè)系統(tǒng)，其中低偏移磁檢測(cè)元件為調(diào)制的各向異性磁電阻傳感器。
全文摘要
公開(kāi)了低偏移、高靈敏度磁傳感器裝置及其方法和磁檢測(cè)系統(tǒng)，該磁檢測(cè)系統(tǒng)包括靠近可移動(dòng)機(jī)械元件的磁性元件；以及磁傳感器，該磁傳感器被配置為基于由磁性元件產(chǎn)生的磁場(chǎng)確定機(jī)械元件的運(yùn)動(dòng)。該磁傳感器包括低偏移磁檢測(cè)元件；高靈敏度磁檢測(cè)元件；以及偏移補(bǔ)償電路，該偏移補(bǔ)償電路被配置為根據(jù)低偏移磁檢測(cè)元件的輸出確定感測(cè)場(chǎng)的過(guò)零點(diǎn)；在過(guò)零點(diǎn)處對(duì)高靈敏度磁檢測(cè)元件的偏移值進(jìn)行采樣；以及從高靈敏度磁檢測(cè)元件的輸出中減去偏移值。
文檔編號(hào)G01D5/12GK102954808SQ20121030071
公開(kāi)日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2012年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月24日
發(fā)明者法比奧·塞巴斯蒂亞諾, 羅伯特·亨里克斯·瑪格麗塔·范費(fèi)爾德溫 申請(qǐng)人:Nxp股份有限公司