本文中描述的實(shí)施例大體涉及傳感器，包括具有改進(jìn)的切換相位準(zhǔn)確度的磁性傳感器。

背景技術(shù)：

磁性設(shè)備可以包括磁阻傳感器，所述磁阻傳感器是基于一個(gè)或多個(gè)磁阻技術(shù)——包括例如隧道磁阻（tmr）、巨磁阻（gmr）、各向異性磁阻（amr）和/或如將由（一個(gè)或多個(gè)）相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域中的技術(shù)人員所理解的一個(gè)或多個(gè)其它磁阻技術(shù)——所述一個(gè)或多個(gè)磁阻技術(shù)可以籠統(tǒng)地稱為xmr技術(shù)。

磁性傳感器還可以包括霍爾效應(yīng)傳感器，所述霍爾效應(yīng)傳感器是基于霍爾效應(yīng)原理響應(yīng)于磁場(chǎng)進(jìn)行操作的固態(tài)電子設(shè)備。霍爾效應(yīng)原理是如下現(xiàn)象：在存在磁場(chǎng)的情況下橫跨導(dǎo)電主體生成電壓差。常規(guī)霍爾效應(yīng)設(shè)備可以包括被稱為霍爾片的平面結(jié)構(gòu)，所述平面結(jié)構(gòu)配置為生成對(duì)應(yīng)于所施加的磁場(chǎng)的輸出信號(hào)（例如，電壓或電流）。

附圖說明

并入本文中并且形成說明書的部分的附圖圖示了本公開的實(shí)施例，并且與描述一起進(jìn)一步用于解釋實(shí)施例的原理并且使得相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域中的技術(shù)人員能夠做出并使用實(shí)施例。

圖1a圖示了根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的傳感器系統(tǒng)。

圖1b圖示了根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的傳感器系統(tǒng)。

圖2圖示了針對(duì)各種氣隙布置的示例磁場(chǎng)信號(hào)。

圖3a和3b圖示了根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的針對(duì)各種氣隙布置所生成的示例磁場(chǎng)分量信號(hào)。

圖4圖示了根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的針對(duì)各種氣隙布置所生成的示例磁場(chǎng)角度信號(hào)。

圖5圖示了根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的傳感器系統(tǒng)。

圖6圖示了根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的傳感器系統(tǒng)。

圖7圖示了根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的傳感器系統(tǒng)。

將參照附圖描述本公開的示例性實(shí)施例。第一次出現(xiàn)元件所在的圖典型地通過對(duì)應(yīng)參考標(biāo)號(hào)中的（一個(gè)或多個(gè)）最左數(shù)位來(lái)指示。

具體實(shí)施方式

在以下描述中，闡述眾多具體細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本公開的實(shí)施例的透徹理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見的是，包括結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)和方法的實(shí)施例可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐。本文中的描述和表示是由本領(lǐng)域中的有經(jīng)驗(yàn)人員或技術(shù)人員用來(lái)向本領(lǐng)域中的其他技術(shù)人員最有效地傳達(dá)他們工作實(shí)質(zhì)的常規(guī)手段。在其它實(shí)例中，尚未詳細(xì)描述公知的方法、進(jìn)程、組件和電路以便避免使本公開的實(shí)施例不必要地模糊。

磁性設(shè)備可以用于磁性傳感器中（包括例如凸輪軸傳感器中）的旋轉(zhuǎn)方向、旋轉(zhuǎn)位置和/或旋轉(zhuǎn)速度確定。盡管本公開在描述磁性傳感器時(shí)包括對(duì)凸輪軸傳感器的討論，但是本公開不限于凸輪軸傳感器。本公開的教導(dǎo)可以應(yīng)用于如將由相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員所理解的其它類型的磁性傳感器和/或磁性傳感器環(huán)境。

圖1a圖示了根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的傳感器系統(tǒng)100。傳感器系統(tǒng)100可以包括與指示器對(duì)象105間隔開的磁性傳感器封裝110。傳感器封裝110可以包括一個(gè)或多個(gè)傳感器115和一個(gè)或多個(gè)磁體130。在示例性實(shí)施例中，傳感器封裝110包括夾在兩個(gè)或更多磁體130之間的一個(gè)或多個(gè)傳感器115。

在示例性實(shí)施例中，（一個(gè)或多個(gè)）傳感器115包括處理器電路，所述處理器電路配置成檢測(cè)或感測(cè)一個(gè)或多個(gè)磁場(chǎng)分量并且響應(yīng)于所檢測(cè)和/或感測(cè)的（一個(gè)或多個(gè)）磁場(chǎng)分量而生成一個(gè)或多個(gè)信號(hào)。傳感器115可以定位在x-y平面內(nèi)并且在z方向上與指示器對(duì)象105間隔開。在示例性實(shí)施例中，（一個(gè)或多個(gè)）傳感器115配置成感測(cè)在x方向上延伸的磁場(chǎng)分量（bx）、在y方向上延伸的磁場(chǎng)分量（by）和/或在z方向上延伸的磁場(chǎng)分量（bz）。在示例性實(shí)施例中并且如在下文詳細(xì)地討論，所感測(cè)的磁場(chǎng)分量可以獨(dú)立于相對(duì)傳感器封裝110的z方向的旋轉(zhuǎn)位置106。這種關(guān)系還可以稱為具有扭曲獨(dú)立安裝操作的傳感器封裝110。

第一磁場(chǎng)分量（bx）可以與第二磁場(chǎng)分量（by）正交（或基本上正交），并且第三磁場(chǎng)分量（bz）可以與第一（bx）和第二（by）磁場(chǎng)分量正交（或基本上正交）。

例如，第一磁場(chǎng)分量可以在x方向上延伸，并且第二磁場(chǎng)分量可以在與x方向正交的y方向上延伸。第三磁場(chǎng)分量可以在與x方向和y方向二者正交的z方向上延伸。在其它實(shí)施例中，磁場(chǎng)分量可以在其它方向上延伸，如將由相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員所理解的。在操作中，第一磁場(chǎng)分量（bx）可以基本上平行于指示器對(duì)象105的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向107延展，而第二磁場(chǎng)分量（by）和第三磁場(chǎng)分量（bz）可以基本上垂直于指示器對(duì)象105的相對(duì)方向107延展。

在示例性實(shí)施例中，（一個(gè)或多個(gè)）傳感器115例如是（一個(gè)或多個(gè)）霍爾效應(yīng)設(shè)備（例如，霍爾片），但是不限于此，其中所述（一個(gè)或多個(gè)）霍爾效應(yīng)設(shè)備（例如，霍爾片）配置為響應(yīng)于磁場(chǎng)（b）的存在而生成傳感器信號(hào)。在操作中，（一個(gè)或多個(gè)）傳感器115可以在存在磁場(chǎng)的情況下生成電壓和/或電壓差。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，電壓和/或電壓差可以與所施加的磁場(chǎng)成比例。

在具有兩個(gè)或更多傳感器115的實(shí)施例中，傳感器115可以例如在x方向上間隔開一段距離，所述距離可以稱為“傳感器間距”。示例傳感器間距可以例如是2mm、范圍為1到3mm的距離、或者如將由相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員所理解的另一個(gè)距離。在該示例中，兩個(gè)傳感器115可以位于x-y平面內(nèi)，所述x-y平面可以稱為感測(cè)平面或感測(cè)區(qū)域。更具體地講，感測(cè)區(qū)域是傳感器115所布置在的感測(cè)平面（例如，x-y平面）的部分。出于該討論的目的，感測(cè)平面可以是指（一個(gè)或多個(gè)）傳感器115的物理位置，和/或可以限定包含一個(gè)或多個(gè)磁場(chǎng)分量的平面，其中傳感器115對(duì)所述一個(gè)或多個(gè)磁場(chǎng)分量敏感并且因而配置成感測(cè)所述一個(gè)或多個(gè)磁場(chǎng)分量。

磁性傳感器封裝110可以包括：一個(gè)或多個(gè)引線135，配置成將磁性傳感器封裝110連接到一個(gè)或多個(gè)評(píng)估設(shè)備諸如傳感器處理器150（圖1b），所述一個(gè)或多個(gè)評(píng)估設(shè)備配置成處理經(jīng)由引線135從（一個(gè)或多個(gè)）傳感器115接收和/或由（一個(gè)或多個(gè)）傳感器115生成的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)。信號(hào)可以對(duì)應(yīng)于所感測(cè)的磁場(chǎng)分量和/或這樣的磁場(chǎng)分量中的改變。（一個(gè)或多個(gè)）評(píng)估設(shè)備還可以配置成基于（一個(gè)或多個(gè)）經(jīng)處理的信號(hào)來(lái)確定指示器對(duì)象105（在下文更詳細(xì)地討論）的位置、旋轉(zhuǎn)方向和/或旋轉(zhuǎn)速度。

一個(gè)或多個(gè)磁體130可以是配置為生成磁場(chǎng)的后偏置磁體，該磁場(chǎng)可以通過布置成鄰近磁性傳感器封裝110且與磁性傳感器封裝110隔開的指示器對(duì)象105來(lái)限定和/或影響。

指示器對(duì)象105可以是具有凸出齒部和凹入凹陷（例如，間隙）的齒緣輪或齒輪，并且配置成限定和/或影響由磁體130生成的磁場(chǎng)。在操作中，指示器對(duì)象105可以沿方向107移動(dòng)，使得齒部在方向107上經(jīng)過磁性設(shè)備100。要理解到，運(yùn)動(dòng)可以例如是線性運(yùn)動(dòng)和/或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在示例性實(shí)施例中，方向107沿（或者基本上沿）x方向延伸。指示器對(duì)象105可以沿（或者基本上沿）z方向與磁性傳感器封裝110間隔開一段距離，所述距離還稱為氣隙距離。距離可以在例如0.1到5mm、0.5到2mm的范圍內(nèi)，或者可以是如將由相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員所理解的另一個(gè)距離。在一個(gè)或多個(gè)示例性實(shí)施例中，氣隙距離例如是0.5mm、1.0mm、1.5mm或2.0mm，但是不限于此。

指示器對(duì)象105可以被磁化并且被配置為生成除由磁體130生成的磁場(chǎng)之外或者作為由磁體130生成的磁場(chǎng)的替換物的磁場(chǎng)。在這些示例中，指示器對(duì)象105可以包括：磁化極（例如，北極和南極），所述磁化極（例如，北極和南極）生成具有一個(gè)或多個(gè)磁場(chǎng)分量的一個(gè)或多個(gè)磁場(chǎng)。指示器對(duì)象105可以是具有磁化極的極輪或極桿，其中極輪/極桿表示布置成彼此緊鄰的周期性永久磁化結(jié)構(gòu)的磁性北極和南極。

出于本公開的目的，將使用配置為齒緣輪或齒輪的指示器對(duì)象105來(lái)描述磁性傳感器系統(tǒng)的操作。因此，指示器對(duì)象105將稱為齒緣輪或目標(biāo)輪105。然而，指示器對(duì)象105不限于齒緣輪或齒輪配置。本文中描述的各種實(shí)施例可以可替換地使用極輪或極桿配置，或者使用如將由相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員所理解的其它指示器對(duì)象配置。

在示例操作中，齒緣輪105旋轉(zhuǎn)并且沿x方向經(jīng)過磁性傳感器封裝110的（一個(gè)或多個(gè)）傳感器115。當(dāng)齒緣輪105的齒部行進(jìn)經(jīng)過（一個(gè)或多個(gè)）傳感器115時(shí)，（一個(gè)或多個(gè)）傳感器115可以配置成感測(cè)磁場(chǎng)分量中的改變。

齒緣輪105的齒部限定和/或影響由磁體130生成的磁場(chǎng)分量，和/或齒緣輪105的磁極生成磁場(chǎng)分量。在示例性實(shí)施例中，磁場(chǎng)分量包括第一磁場(chǎng)分量（bx）、第二磁場(chǎng)分量（by）和第三磁場(chǎng)分量（bz）。在該示例中，傳感器封裝110是三維（3d）傳感器。在其它實(shí)施例中，磁場(chǎng)分量例如包括第一磁場(chǎng)分量（bx）和第三磁場(chǎng)分量（bz），并且傳感器封裝是二維（2d）傳感器。

圖1b圖示了根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的傳感器系統(tǒng)102。傳感器系統(tǒng)102可以包括連接到傳感器處理器150的磁性傳感器封裝110（圖1a）。在示例性實(shí)施例中，傳感器系統(tǒng)102可以包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器（adc）115，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器（adc）115配置成轉(zhuǎn)換來(lái)自傳感器封裝110的模擬信號(hào)以生成對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)并且將數(shù)字信號(hào)提供給傳感器處理器150。傳感器處理器150可以基于傳感器封裝110和/或adc115的輸出而生成一個(gè)或多個(gè)信號(hào)，并且經(jīng)由輸入/輸出（i/o）160將所生成的（一個(gè)或多個(gè)）信號(hào)提供給傳感器系統(tǒng)102的一個(gè)或多個(gè)其它組件和/或提供給一個(gè)或多個(gè)其它設(shè)備。

傳感器處理器150可以包括處理器電路，所述處理器電路配置成處理從傳感器封裝110和/或adc115接收的一個(gè)或多個(gè)傳感器信號(hào)并且基于所接收的（一個(gè)或多個(gè)）傳感器信號(hào)而生成一個(gè)或多個(gè)輸出信號(hào)。處理器電路可以配置成控制傳感器封裝110的總體操作，諸如（一個(gè)或多個(gè)）傳感器115的操作和/或傳感器處理器150的操作。處理器電路可以配置成確定和/或限定一個(gè)或多個(gè)偏移值。偏移值可以與（一個(gè)或多個(gè)）傳感器115的校準(zhǔn)相關(guān)聯(lián)。傳感器處理器150可以例如是信號(hào)處理器，但是不限于此。

圖2圖示了針對(duì)各種氣隙布置的示例磁場(chǎng)信號(hào)210-217的繪圖200。繪圖200圖示了基于指示器對(duì)象105的相位所測(cè)量的磁場(chǎng)（b）。在該示例中，磁場(chǎng)信號(hào)210-217與指示器對(duì)象105和傳感器封裝110之間的各種氣隙距離相關(guān)聯(lián)。氣隙距離從信號(hào)210向217增大。也就是說，信號(hào)210對(duì)應(yīng)于最小氣隙，而信號(hào)217對(duì)應(yīng)于最大氣隙。繪圖200還圖示了傳感器封裝110的切換點(diǎn)和真上電（tpo）閾值之間的相移（例如，相位誤差）。在該示例中，tpo閾值越小，切換點(diǎn)之間的相移就越大。另外，tpo閾值越小，例如對(duì)于溫度和/或機(jī)械變化就越敏感。

圖3a和3b分別圖示了針對(duì)各種氣隙布置的示例磁場(chǎng)信號(hào)的繪圖303和305。在圖3a中，繪圖303圖示了關(guān)于目標(biāo)輪105的旋轉(zhuǎn)角度的x方向磁場(chǎng)分量（bx）的信號(hào)310-313。目標(biāo)輪105的位置通過虛線308示出。信號(hào)310-313分別對(duì)應(yīng)于針對(duì)具有例如0.5mm、1.0mm、1.5mm和2.0mm的氣隙距離的配置的x方向磁場(chǎng)分量（bx），但是不限于此。

參照?qǐng)D3b，繪圖305圖示了關(guān)于目標(biāo)輪105的旋轉(zhuǎn)角度的z方向磁場(chǎng)分量（bz）的信號(hào)320-323。目標(biāo)輪105的位置通過虛線308示出。信號(hào)320-322分別對(duì)應(yīng)于針對(duì)具有例如0.5mm、1.0mm、1.5mm和2.0mm的氣隙距離的配置的z方向磁場(chǎng)分量（bz），但是不限于此。

在示例性實(shí)施例中，參照?qǐng)D4，圖示了關(guān)于目標(biāo)輪105的旋轉(zhuǎn)角度的磁場(chǎng)的角度。繪圖400圖示了信號(hào)410-413，所述信號(hào)410-413分別對(duì)應(yīng)于針對(duì)具有例如0.5mm、1.0mm、1.5mm和2.0mm的氣隙距離的配置的磁場(chǎng)角度，但是不限于此。在該示例中，信號(hào)410-413表示例如由經(jīng)過目標(biāo)輪105的傳感器封裝110的磁體130（例如，后偏置磁體）所生成的磁場(chǎng)的角度。目標(biāo)輪105的位置通過虛線408示出。如圖4中所示，與在圖3a和3b中圖示的磁場(chǎng)分量的幅度相比，磁場(chǎng)角度具有關(guān)于氣隙距離的更大獨(dú)立性。也就是說，當(dāng)與氣隙距離對(duì)磁場(chǎng)分量幅度的影響相比較時(shí)，氣隙距離對(duì)關(guān)于目標(biāo)輪105的旋轉(zhuǎn)角度的磁場(chǎng)角度的影響較小。在示例性實(shí)施例中，磁場(chǎng)角度與氣隙距離無(wú)關(guān)。

在示例性實(shí)施例中，傳感器處理器150配置成關(guān)于目標(biāo)輪105的位置確定磁場(chǎng)角度的切換閾值。在示例性實(shí)施例中，切換閾值是對(duì)應(yīng)于目標(biāo)輪105的齒部的上升緣和下降緣的磁場(chǎng)角度。例如，參照?qǐng)D4，切換閾值（即，tpo閾值）是例如40度的磁場(chǎng)角度，但是不限于此。在該示例中，40度的磁場(chǎng)角度對(duì)應(yīng)于目標(biāo)輪105的齒部的上升緣和下降緣，這由虛線408圖示。在操作中，當(dāng)分析信號(hào)410-413的值時(shí)，大于切換閾值（例如，40度）的場(chǎng)角度值對(duì)應(yīng)于目標(biāo)輪105的低谷，而小于切換閾值的場(chǎng)角度對(duì)應(yīng)于目標(biāo)輪105的齒部部分。另外，閾值處的減少磁場(chǎng)角度標(biāo)識(shí)目標(biāo)輪105的齒部的上升緣，而閾值處的增加磁場(chǎng)角度標(biāo)識(shí)目標(biāo)輪105的齒部的下降緣。通過使用磁場(chǎng)角度來(lái)確定目標(biāo)輪105的位置，磁性傳感器封裝110和傳感器處理器150具有改進(jìn)的切換相位準(zhǔn)確度，同時(shí)具有扭曲獨(dú)立安裝能力。

圖5圖示了根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的傳感器系統(tǒng)500。傳感器系統(tǒng)500包括傳感器處理器150，所述傳感器處理器150配置成接收處理從例如傳感器封裝110（未示出）接收的一個(gè)或多個(gè)傳感器信號(hào)。例如，信號(hào)處理器150可以接收分別對(duì)應(yīng)于x方向磁場(chǎng)分量（bx）和z方向磁場(chǎng)分量（bz）的信號(hào)502和504。

在示例性實(shí)施例中，傳感器處理器150包括反正切計(jì)算器510和比較器515。反正切計(jì)算器510配置成接收x方向磁場(chǎng)分量（bx）信號(hào)502和z方向磁場(chǎng)分量（bz）信號(hào)504，并且基于信號(hào)502和504計(jì)算磁場(chǎng)角度。反正切計(jì)算器510可以對(duì)信號(hào)502和504的值執(zhí)行反正切函數(shù)以計(jì)算對(duì)應(yīng)于磁場(chǎng)角度的角度值。本公開不限于使用反正切函數(shù)來(lái)確定磁場(chǎng)角度，并且一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例可以使用一個(gè)或多個(gè)其它反三角函數(shù)或其它函數(shù)來(lái)確定磁場(chǎng)角度。例如，傳感器處理器150可以包括計(jì)算器，所述計(jì)算器配置為執(zhí)行例如反正弦函數(shù)、反余弦函數(shù)和/或如將由相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員所理解的一個(gè)或多個(gè)其它函數(shù)，以確定磁場(chǎng)角度。

在示例性實(shí)施例中，比較器515配置成比較由反正切計(jì)算器510計(jì)算的角度值與閾值520。閾值520可以對(duì)應(yīng)于切換閾值（例如，如在圖4中所示的40度）。切換閾值520可以被預(yù)先確定，包括通過例如一個(gè)或多個(gè)校準(zhǔn)過程來(lái)預(yù)先確定。在示例性實(shí)施例中，切換閾值520可以取決于氣隙距離，并且傳感器處理器150可以配置成基于氣隙距離計(jì)算切換閾值520。在示例性實(shí)施例中，閾值存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，并且閾值520表示存儲(chǔ)器存儲(chǔ)介質(zhì)，但是不限于此。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，閾值520可以表示從傳感器處理器150、從傳感器系統(tǒng)500的一個(gè)或多個(gè)其它組件和/或從一個(gè)或多個(gè)外部設(shè)備供應(yīng)給比較器515的閾值。

在操作中，比較器515比較切換閾值520與由反正切計(jì)算器510計(jì)算的磁場(chǎng)角度值，并且基于所述比較來(lái)生成輸出516。例如，比較器515可以配置為在磁場(chǎng)角度的值大于切換閾值520時(shí)生成低信號(hào)。在該示例中，低信號(hào)對(duì)應(yīng)于目標(biāo)輪105的低谷。比較器515可以配置成在磁場(chǎng)角度的值小于切換閾值時(shí)生成高信號(hào)。在該示例中，高信號(hào)對(duì)應(yīng)于目標(biāo)輪105的齒部部分。

在示例性實(shí)施例中，傳感器處理器150可以配置成使到反正切計(jì)算器510的輸入（例如，信號(hào)502，504）中的一個(gè)或多個(gè)和/或切換閾值520偏移。例如，傳感器處理器150可以包括減法器530，所述減法器530配置成從該值即z方向磁場(chǎng)分量（bz）信號(hào)504減除偏移525以生成經(jīng)偏移調(diào)節(jié)的z方向磁場(chǎng)分量（bz）信號(hào)505。在該示例中，可以執(zhí)行z方向磁場(chǎng)分量（bz）信號(hào)504的偏移減除以迫使供應(yīng)給反正切計(jì)算器510的z方向磁場(chǎng)分量（bz）的值為正。

圖6圖示了根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的傳感器系統(tǒng)600。傳感器系統(tǒng)600包括傳感器處理器150，所述傳感器處理器150配置成接收處理例如從傳感器封裝110（未示出）接收的一個(gè)或多個(gè)傳感器信號(hào)。例如，信號(hào)處理器150可以接收分別對(duì)應(yīng)于x方向磁場(chǎng)分量（bx）、y方向磁場(chǎng)分量（by）和z方向磁場(chǎng)分量（bz）的信號(hào)502、503和504。在該示例中，傳感器系統(tǒng)600是三維（3d）傳感器。

在示例性實(shí)施例中，傳感器處理器150包括反正切計(jì)算器510、比較器515和平方計(jì)算器605。平方計(jì)算器605配置成接收x方向磁場(chǎng)分量（bx）信號(hào)502和y方向磁場(chǎng)分量（by）信號(hào)503，并且基于信號(hào)502和503計(jì)算平方和。在示例性實(shí)施例中，平方計(jì)算器605配置成計(jì)算滿足以下等式的平方和q：

其中x是在x方向上的磁場(chǎng)分量的值，并且y是在y方向上的磁場(chǎng)分量的值。

在示例性實(shí)施例中，反正切計(jì)算器510配置成接收來(lái)自平方和計(jì)算器605的平方和值（例如，平方和q）和z方向磁場(chǎng)分量（bz）信號(hào)504（或者經(jīng)偏移校正的信號(hào)505），并且基于平方和值以及信號(hào)504/505來(lái)計(jì)算磁場(chǎng)角度。反正切計(jì)算器510可以對(duì)平方和值以及信號(hào)504的值執(zhí)行反正切函數(shù)以計(jì)算對(duì)應(yīng)于磁場(chǎng)角度的角度值。再次，本公開不限于使用反正切函數(shù)來(lái)確定磁場(chǎng)角度，并且一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例可以使用一個(gè)或多個(gè)其它函數(shù)來(lái)確定磁場(chǎng)角度。例如，傳感器處理器150可以包括計(jì)算器，所述計(jì)算器配置成例如執(zhí)行反正弦函數(shù)、反余弦函數(shù)和/或如將由相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員所理解的一個(gè)或多個(gè)其它函數(shù)，以確定磁場(chǎng)角度。

在傳感器系統(tǒng)600中，x和y方向的磁場(chǎng)分量的平方和的實(shí)現(xiàn)為傳感器600提供扭曲獨(dú)立安裝操作。在該示例中，所感測(cè)的磁場(chǎng)分量可以獨(dú)立于傳感器封裝110的旋轉(zhuǎn)位置106。例如，如果傳感器封裝110在x-y平面中的第一位置處取向成諸如關(guān)于x軸的零度（傳感器封裝110的正面面對(duì)x軸），則y方向磁場(chǎng)分量將為零并且x方向磁場(chǎng)分量將對(duì)應(yīng)于沿目標(biāo)輪105的旋轉(zhuǎn)方向的磁場(chǎng)。在傳感器封裝110旋轉(zhuǎn)90度以沿y軸取向的第二位置中，x方向磁場(chǎng)分量將為零并且y方向磁場(chǎng)分量將對(duì)應(yīng)于沿目標(biāo)輪105的旋轉(zhuǎn)方向的磁場(chǎng)。在該示例中，如果傳感器封裝110曾定位在45度（旋轉(zhuǎn)到x軸和y軸之間的中間位置），則x方向磁場(chǎng)分量和y方向磁場(chǎng)分量將各自對(duì)應(yīng)于沿目標(biāo)輪105的旋轉(zhuǎn)方向的磁場(chǎng)的一半。

另外，使用基于平方和值與z方向的磁場(chǎng)分量所計(jì)算的磁場(chǎng)角度，磁性傳感器封裝110和傳感器處理器150具有改進(jìn)的切換相位準(zhǔn)確度，同時(shí)具有扭曲獨(dú)立安裝。

類似于圖5的傳感器系統(tǒng)500，比較器515可以配置成比較由反正切計(jì)算器510計(jì)算的角度值與閾值520。閾值520可以對(duì)應(yīng)于切換閾值（例如，如在圖4中所示的40度）。切換閾值520可以被預(yù)先確定，包括通過例如一個(gè)或多個(gè)校準(zhǔn)過程來(lái)預(yù)先確定。在示例性實(shí)施例中，切換閾值520可以取決于氣隙距離，并且傳感器處理器150可以配置成基于氣隙距離來(lái)計(jì)算切換閾值520。例如，傳感器處理器150可以配置成基于傳感器封裝110和目標(biāo)輪105之間的氣隙距離來(lái)計(jì)算閾值和/或調(diào)節(jié)先前確定的閾值。

在操作中，比較器515比較切換閾值520和由反正切計(jì)算器510計(jì)算的磁場(chǎng)角度值，并且基于所述比較來(lái)生成輸出516。例如，比較器515可以配置為在磁場(chǎng)角度的值大于切換閾值時(shí)生成低信號(hào)。在該示例中，低信號(hào)對(duì)應(yīng)于目標(biāo)輪105的低谷。比較器515可以配置為在磁場(chǎng)角度的值小于切換閾值時(shí)生成高信號(hào)。在該示例中，高信號(hào)對(duì)應(yīng)于目標(biāo)輪105的齒部部分。

在示例性實(shí)施例中，傳感器處理器150可以配置成使提供給平方計(jì)算器605和/或反正切計(jì)算器510的輸入（例如，信號(hào)502-504）中的一個(gè)或多個(gè)和/或切換閾值520偏移。例如，傳感器處理器150可以包括減法器530，所述減法器530配置成從該值即z方向磁場(chǎng)分量（bz）信號(hào)504減除偏移525以生成經(jīng)偏移調(diào)節(jié)的z方向磁場(chǎng)分量（bz）信號(hào)505。在該示例中，可以執(zhí)行z方向磁場(chǎng)分量（bz）信號(hào)504的偏移減除以迫使供應(yīng)給反正切計(jì)算器510的z方向磁場(chǎng)分量（bz）的值為正。

在示例性實(shí)施例中，傳感器處理器150配置為計(jì)算x方向磁場(chǎng)分量（bx）502、y方向磁場(chǎng)分量（by）503和z方向磁場(chǎng)分量（bz）504的另一個(gè)平方和以生成幅度相關(guān)因子。傳感器處理器150可以進(jìn)一步配置成基于幅度相關(guān)因子來(lái)調(diào)節(jié)由反正切計(jì)算器510計(jì)算的磁場(chǎng)角度。在該示例中，盡管沒有在圖6中圖示，但是平方計(jì)算器605可以配置成還接收z方向磁場(chǎng)分量（bz）504并且基于x方向磁場(chǎng)分量（bx）502、y方向磁場(chǎng)分量（by）503和z方向磁場(chǎng)分量（bz）504來(lái)計(jì)算其它平方和。在示例性實(shí)施例中，其它平方和也可以提供給反正切計(jì)算器510，并且反正切計(jì)算器510可以配置成基于x方向磁場(chǎng)分量（bx）502和y方向磁場(chǎng)分量（by）503來(lái)調(diào)節(jié)由反正切計(jì)算器510計(jì)算的磁場(chǎng)角度。

圖7圖示了根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的傳感器系統(tǒng)700。傳感器系統(tǒng)700類似于傳感器系統(tǒng)600，并且包括傳感器處理器150，所述傳感器處理器150配置成接收處理例如從傳感器封裝110（未示出）接收的一個(gè)或多個(gè)傳感器信號(hào)。例如，信號(hào)處理器150可以接收分別對(duì)應(yīng)于x方向磁場(chǎng)分量（bx）、y方向磁場(chǎng)分量（by）和z方向磁場(chǎng)分量（bz）的信號(hào)502、503和504。在該示例中，傳感器系統(tǒng)700是三維（3d）傳感器。

在示例性實(shí)施例中，傳感器處理器150包括反正切計(jì)算器510、第一比較器515、平方計(jì)算器605、第二比較器715、第二切換閾值720和復(fù)用器（mux）710。出于簡(jiǎn)便起見，可能在下文已省略對(duì)反正切計(jì)算器510、第一比較器515和平方計(jì)算器605的討論中的一些或全部。

在示例性實(shí)施例中，平方計(jì)算器605、反正切計(jì)算器510和第一比較器515配置成基于磁場(chǎng)角度（向mux710）協(xié)作地提供代表目標(biāo)輪105的特性（例如，位置、運(yùn)動(dòng)、旋轉(zhuǎn)速度等）的輸出信號(hào)，這與參照?qǐng)D6描述的示例性實(shí)施例類似。

如在圖7中所圖示，傳感器系統(tǒng)700可以進(jìn)一步包括第二比較器715，所述第二比較器715配置為基于z方向磁場(chǎng)分量（bz）的值來(lái)生成代表目標(biāo)輪105的特性的輸出信號(hào)。如在下文詳細(xì)地解釋，mux710可以配置成在比較器515和比較器715的輸出之間選擇作為傳感器系統(tǒng)700的輸出725。

在示例性實(shí)施例中，比較器715配置成接收z方向磁場(chǎng)分量（bz）的值以及來(lái)自第二切換閾值720的閾值。比較器715配置成比較z方向磁場(chǎng)分量（bz）的值與第二切換閾值并且基于所述比較來(lái)生成輸出。然后將該輸出提供給復(fù)用器710。在示例性實(shí)施例中，比較器715和比較器515是相同類型的比較器和/或在功能上等同，但是不限于這樣的配置。在其它實(shí)施例中，比較器515和715可以不同。

在該示例中，閾值720可以對(duì)應(yīng)于磁場(chǎng)閾值。閾值720可以被預(yù)先確定，包括通過例如一個(gè)或多個(gè)校準(zhǔn)過程來(lái)預(yù)先確定。在示例性實(shí)施例中，切換閾值720可以取決于氣隙距離，并且傳感器處理器150可以配置成基于氣隙距離來(lái)計(jì)算切換閾值720。

在操作中，比較器715比較切換閾值720和z方向磁場(chǎng)分量（bz）的值，并且基于所述比較來(lái)生成輸出。例如，比較器715可以配置為在z方向磁場(chǎng)分量（bz）的值大于切換閾值時(shí)生成低信號(hào)。在該示例中，低信號(hào)對(duì)應(yīng)于目標(biāo)輪105的低谷。比較器515可以配置為在磁場(chǎng)角度的值小于切換閾值時(shí)生成高信號(hào)。在該示例中，高信號(hào)對(duì)應(yīng)于目標(biāo)輪105的齒部部分。在示例性實(shí)施例中，傳感器處理器150可以配置成基于由反正切計(jì)算器510所計(jì)算的磁場(chǎng)角度來(lái)調(diào)節(jié)閾值720。

在示例性實(shí)施例中，復(fù)用器（mux）710配置成接收比較器515和比較器715的輸出，并且將輸出之一選擇性地輸出作為輸出725。在示例性實(shí)施例中，mux710可以配置成基于例如傳感器系統(tǒng)700的操作模式而在比較器515和715的輸出之間進(jìn)行選擇。

在示例性實(shí)施例中，通過mux710的選擇可以是基于目標(biāo)輪105的旋轉(zhuǎn)速度。例如，當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度小于或等于旋轉(zhuǎn)速度閾值時(shí)，mux710可以選擇比較器515的輸出。當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度大于旋轉(zhuǎn)速度閾值時(shí)，mux710可以選擇比較器715的輸出。在該示例中，在較低的旋轉(zhuǎn)速度操作中，使用磁場(chǎng)角度來(lái)確定目標(biāo)輪的位置提供了改進(jìn)的切換相位準(zhǔn)確度。在較高的旋轉(zhuǎn)速度操作中，選擇使用z方向磁場(chǎng)分量（bz）的值提供了增大的抖動(dòng)補(bǔ)償，同時(shí)確保比較器715的采樣分辨率對(duì)于較高的旋轉(zhuǎn)速度而言是足夠的。

在示例性實(shí)施例中，基于傳感器系統(tǒng)700的操作模式，在確定目標(biāo)輪105的特性中沒有使用的傳感器系統(tǒng)的組件可以例如進(jìn)入減少的功率模式、休眠模式或者斷電。例如，當(dāng)比較器515的輸出由mux710選擇為輸出725時(shí)，比較器715可以進(jìn)入減少的功率模式等。類似地，當(dāng)比較器715由mux710選擇為輸出725時(shí)，以下中的一個(gè)或多個(gè)可以進(jìn)入減少的功率模式等：平方計(jì)算器605、反正切計(jì)算器510和比較器515。

結(jié)論

具體實(shí)施例的前面描述將如此全面地揭示本公開的一般本性，使得其他人可以通過應(yīng)用本領(lǐng)域技能內(nèi)的知識(shí)而針對(duì)各種應(yīng)用容易地修改和/或適配這樣的具體實(shí)施例，而沒有過度實(shí)驗(yàn)并且沒有脫離本公開的一般概念。因此，基于本文中呈現(xiàn)的教導(dǎo)和指導(dǎo)，這樣的適配和修改旨在處于所公開的實(shí)施例的等同方案的含義和范圍內(nèi)。要理解到，本文中的短語(yǔ)或術(shù)語(yǔ)是用于描述而非限制的目的，使得本說明書的術(shù)語(yǔ)或短語(yǔ)要由技術(shù)人員依照該教導(dǎo)和指導(dǎo)來(lái)解釋。

在說明書中對(duì)“一個(gè)實(shí)施例”、“實(shí)施例”和“示例性實(shí)施例”等的參考指示所描述的實(shí)施例可以包括特定特征、結(jié)構(gòu)或特性，但是每一個(gè)實(shí)施例可能未必包括該特定特征、結(jié)構(gòu)或特性。此外，這樣的短語(yǔ)未必是指相同的實(shí)施例。另外，當(dāng)結(jié)合實(shí)施例描述特定特征、結(jié)構(gòu)或特性時(shí)，認(rèn)為：與其它實(shí)施例結(jié)合影響這樣的特征、結(jié)構(gòu)或特性是在本領(lǐng)域技術(shù)人員的知識(shí)之內(nèi)，不管是否明確地描述。

本文中描述的示例性實(shí)施例提供用于說明性目的，并且不是限制性的。其它示例性實(shí)施例是可能的，并且可以對(duì)示例性實(shí)施例做出修改。因此，說明書不意為限制本公開。相反，本公開的范圍僅依照所附的權(quán)利要求及其等同方案來(lái)限定。

實(shí)施例可以實(shí)現(xiàn)在硬件（例如，電路）、固件、軟件或其任何組合中。實(shí)施例還可以實(shí)現(xiàn)為存儲(chǔ)在機(jī)器可讀介質(zhì)上的指令，所述指令可以由一個(gè)或多個(gè)處理器讀取和執(zhí)行。機(jī)器可讀介質(zhì)可以包括用于以由機(jī)器（例如，計(jì)算設(shè)備）可讀取的形式存儲(chǔ)或傳送信息的任何機(jī)構(gòu)。例如，機(jī)器可讀介質(zhì)可以包括只讀存儲(chǔ)器（rom）；隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（ram）；磁盤存儲(chǔ)介質(zhì)；光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)；閃存設(shè)備；電氣、光學(xué)、聲學(xué)或其它形式的傳播信號(hào)（例如，載波、紅外信號(hào)、數(shù)字信號(hào)等）以及其它機(jī)器可讀介質(zhì)。另外，固件、軟件、例程、指令在本文中可以描述為執(zhí)行某些動(dòng)作。然而，應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會(huì)到：這樣的描述僅僅為了方便，并且這樣的動(dòng)作事實(shí)上由計(jì)算設(shè)備、處理器、控制器或其它設(shè)備執(zhí)行該固件、軟件、例程、指令等而產(chǎn)生。另外，任何實(shí)現(xiàn)變形可以由通用計(jì)算機(jī)實(shí)施。

出于該討論的目的，術(shù)語(yǔ)“處理器電路”應(yīng)當(dāng)理解為（一個(gè)或多個(gè)）電路、（一個(gè)或多個(gè)）處理器、邏輯、代碼或其組合。例如，電路可以包括模擬電路、數(shù)字電路、狀態(tài)機(jī)邏輯、其它結(jié)構(gòu)電子硬件或其組合。處理器可以包括微處理器、數(shù)字信號(hào)處理器（dsp）或其它硬件處理器。處理器可以“硬編碼”有指令以根據(jù)本文中描述的實(shí)施例執(zhí)行（一個(gè)或多個(gè)）對(duì)應(yīng)的功能?？商鎿Q地，處理器可以訪問內(nèi)部和/或外部存儲(chǔ)器以檢索存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的指令，所述指令在由處理器執(zhí)行時(shí)執(zhí)行與處理器相關(guān)聯(lián)的（一個(gè)或多個(gè)）對(duì)應(yīng)功能和/或與在其中包括處理器的組件的操作有關(guān)的一個(gè)或多個(gè)功能和/或操作。