CN103959080B - 双轴各向异性磁阻传感器 - Google Patents

Abstract

一种集成双轴各向异性磁阻传感器可包括第一和第二传感器单元。第一传感器单元的电阻器桥可包括多个磁阻器，每个磁阻器具有各向异性磁阻材料的至少一个带，其纵轴基本平行于材料的技术各向异性轴。第二传感器单元的电阻器桥可包括多个磁阻器，其具有各向异性磁阻材料的多个带，多个带包括具有以第一角度对齐至技术各向异性轴的纵轴的第一子组、以及具有以第二角度对齐至技术各向异性轴的纵轴的第二子组。第二角度可具有与第一角度相同的幅值，但是相对于技术各向异性轴反向定位。

Description

双轴各向异性磁阻传感器

背景技术

磁场传感器在各种应用中被用来感测环境磁场。针对这种传感器的应用包括汽车控制系统、地质及空间定位系统、以及医疗器械，此处仅举几例。磁场传感器可使用各种不同的原理和机制来感测磁场。一种类型的磁场传感器是各向异性磁阻传感器(AMR传感器)。AMR传感器依赖于对特定磁材料的电阻率的各向异性灵敏性来实现电或磁电路，这随后可提供代表感测到的环境磁场的特性的输出。

一种类型的AMR传感器包括电阻桥电路，其具有由这种各向异性磁材料制成的电阻器。形成电阻器的分开布置的各向异性磁材料也称为磁阻器，通常具有作为磁特性的由与总各向异性的易磁化轴(也称为总各向异性轴)平行的方向上的特征磁场(也称为总各向异性场)表示的总各向异性。总各向异性是第一分量(技术各向异性，取决于材料的晶体结构和处理条件)和第二分量(被称为形状各向异性，取决于形成电阻器的布置的形状)的函数。如果形成电阻器的布置的形状是长条形，则形状各向异性轴一般沿着条形的纵轴。如果不存在环境场，则总各向异性使得磁阻器的磁化自己对准至平行于总各向异性轴，沿着该轴的两个相反的方向之一。

如此形成的电阻器对流经材料的电流具有取决于给定时间下电流和材料中出现的磁化的方向之间的角度的电阻。如果存在环境场，其使得电阻器材料中存在的磁化的角度旋转，其中在环境场垂直于总各向异性轴或沿着所谓的灵敏度轴作用时存在最大的旋转和最大的电阻器电阻器变化。在这种情况下，磁化旋转的量反比于总各向异性场，如果环境场远小于总各向异性场。由于总各向异性场是恒定的，所以桥输出的信号由感测到的环境场表示。

在利用仅仅具有单个技术各向异性轴的各向异性磁阻材料实现多个这种传感器时，桥型AMR传感器会有问题。例如，在期望实现作为单个集成电路的多轴AMR传感器来感测并输出测量环境磁场的多个不同正交矢量分量的信号，会出现这样情况。出于各种原因，利用具有多个技术各向异性轴的各向异性磁阻材料制造集成电路在技术上很难实现并且成本很高。因此，集成的多轴AMR传感器通常受到限于(至少在实践上)包括具有仅仅单个技术各向异性轴的各向异性磁阻材料。

然而，对于多轴桥型AMR传感器的设计和操作，这种限制导致了严重的问题。各向异性磁阻器对环境磁场的敏感度部分地取决于技术各向异性，因为其反比于总各向异性场而且灵敏度轴垂直于总各向异性轴。虽然可能利用强形状各向异性场来消除技术各向异性轴，导致总各向异性轴基本上平行于形状各向异性轴，如果形状各向异性轴非常不同于技术各向异性轴，即，彼此成例如90°，但是整个磁阻器的磁化很可能不再均匀。相反，可能的是将在磁阻器中形成具有各种磁化方向的许多不同的小区域，而且其敏感度由此下降。即使这不会立即发生，但是这可能在经历即使很小的环境场之后发生。这种情况的可能性随着技术和形状各向异性轴之间的角度的增大而增大。换言之，各向异性磁阻材料通常不会保持它们的磁化平行于磁阻带的纵轴，如果该带垂直于技术各向异性轴。

因此，一般来说，桥型AMR传感器使得它们的技术各向异性轴以一些预定方式对齐至它们测量的环境磁场的矢量分量。然而，单个技术各向异性轴很难以敏感度最大化的方式对齐至多于一个不同的正交矢量环境场分量，例如对齐至x-轴和y-轴环境场分量。因此，受限于单个技术各向异性轴的多轴桥型集成AMR传感器可能不能针对感测不同环境场矢量分量的每个传感器单元使用相同的传感器设计。而且，如果多轴传感器的特定传感器单元不使其技术各向异性有利地对齐至将被测量的矢量分量，则用于感测磁场的其它矢量分量的另一传感器单元可能不利地对齐至技术各向异性轴，因此能够承受性能衰退。

因此，需要一种能够利用仅仅具有单个技术各向异性轴的各向异性磁阻材料制造的多轴桥型集成AMR传感器，但是其仍然能够提供用于单独地感测环境磁场的多个正交矢量分量的良好性能。

附图说明

为了能够理解本发明的特征，下面描述了大量附图。然而，附图仅仅图示了本发明的具体实施例，因此不被看作对其范围的限制，本发明可包括其它等效实施例。

图1是描绘了双轴集成AMR传感器的实施例的电路示意图。

图2一部分是俯视布局图而且一部分是电路示意图，描绘了双轴集成AMR传感器的x轴及y轴传感器单元的实施例。

图3是描绘了图2中的磁阻层的实施例的俯视集成电路布局图。

图4是与图2中描绘的x轴及y轴传感器单元相对应的电阻桥等效电路的实施例的电路示意图。

图5A-5C是描绘了针对图2中描绘的y轴传感器单元的磁阻器的响应于y轴环境磁场分量的静态状态下的电流和磁场的实施例的矢量图。

图6A-6E是描绘了图2中描绘的x轴传感器单元的响应于y轴及x轴环境磁场分量并针对具有对技术各向异性轴的第一定向的磁阻带的第一子组的磁阻器的静态状态下的电流和磁场的实施例的矢量图。

图7A-7E是描绘了图2中描绘的x轴传感器单元的响应于y轴及x轴环境磁场分量并针对具有对技术各向异性轴的第二定向的磁阻带的第二子组的磁阻器的静态状态下的电流和磁场的实施例的矢量图。

图8的一部分是俯视集成电路布局图而且一部分是描绘了x轴及y轴传感器单元of双轴AMR传感器的x轴及y轴传感器单元的另一的电路示意图的电路示意图。

图9是描绘了图8中描绘的磁阻层的实施例的俯视集成电路布局图。

图10是描绘了用于与图8中的描绘类似的x轴传感器单元的实施例的磁阻层的实施例的俯视集成电路布局图。

图11是描绘了用于与图8中的描绘类似的x轴传感器单元的实施例的磁阻层的另一实施例的俯视集成电路布局图。

图12是描绘了用于与图8中的描绘类似的x轴传感器单元的实施例的磁阻层的另一实施例的俯视集成电路布局图。

图13是描绘了用于x轴传感器单元的实施例的磁阻层的另一实施例的俯视集成电路布局图。

图14是描绘了用于x轴传感器单元的实施例的磁阻层的另一实施例的俯视集成电路布局图。

图15是与图13和14中描绘的磁阻层相对应的八电阻器电路桥的实施例的电路示意图。

图16是描绘了双轴AMR传感器的导电线圈的实施例的俯视集成电路布局图。

图17是描绘了双轴AMR传感器的导电线圈的另一实施例的俯视集成电路布局图。

图18是描绘了双轴AMR传感器的导电线圈的另一实施例的俯视集成电路布局图。

图19是描绘了双轴AMR传感器的实施例的双导电线圈的实施例的俯视集成电路布局图。

图20是描绘了双轴AMR传感器的实施例的双导电线圈的另一实施例的俯视集成电路布局图。

图21是可包括在双轴AMR传感器中或与双轴AMR传感器一起使用的输出处理电路的实施例的电路示意图。

具体实施方式

双轴AMR传感器可包括x轴传感器单元和y轴传感器单元。传感器可被形成为单个集成电路，其具有仅仅呈现单个技术各向异性轴的各向异性磁阻材料的仅仅单个层或垂直连续的层组。x轴及y轴传感器单元可具有分别对x轴及y轴环境磁场分量的主敏感度，并且根据x轴及y轴环境磁场分量产生输出信号。相反，x轴及y轴传感器单元可具有分别对y轴及x轴环境磁场分量的减小的或者基本为零的敏感度，并根据y轴及x轴环境磁场分量产生减小的或基本为零的输出信号。

双轴AMR传感器的x轴及y轴传感器单元的每个可包括由多个磁阻器形成的电阻器桥，每个磁阻器由通过导电串行互连的磁阻材料的一个或多个带组成。y轴传感器单元可包括磁阻带，其纵轴与磁阻材料的技术各向异性轴平行对齐。反向，x轴传感器可包括两个磁阻带子组。磁阻带的第一子组具有以第一角度(例如小于45°)对齐至技术各向异性轴的纵轴。磁阻带的第二子组可具有以第二角度对齐至技术各向异性轴的纵轴，第二角度与第一角度具有相同幅度，但是第二角度与第一角度相对于技术各向异性轴在相反方向上旋转。

x轴传感器单元的磁阻带的第一和第二子组两者朝着x轴及y轴的一定角度下的对齐具有对x轴及y轴环境场分量两者的敏感度。然而，磁阻带的第一和第二子组的相等但方向的角度定向、以及它们在x轴传感器单元的电阻器桥中的配置会导致磁阻器对y轴环境场的敏感度抵消以及对x轴环境场的敏感度在x轴传感器单元中累加。磁阻带的第一和第二子组和相应磁阻器可因此得到x轴传感器单元对x轴环境场分量的主敏感度、以及x轴传感器单元对y轴环境场分量的减小的或基本为零的敏感度。

图1是描绘了双轴集成AMR传感器20的实施例的简化框图电路示意图。AMR传感器20可包括两个正交传感器单元24，28以及导电翻转线圈32。第一传感器单元24可以是x轴传感器24，其接收电源和接地输入VP，GND并提供表示AMR传感器20所暴露至的环境磁场的x轴矢量分量的特性测量结果(例如幅度或强度)的差分输出信号VX1，VX2(例如，可组合成VX1-VX2)。第二传感器单元28可以是y轴传感器28，其接收电源和接地输入VP，GND并提供表示AMR传感器20所暴露至的环境磁场的y轴矢量分量的特性测量结果(例如幅度或强度)的差分输出信号VY1，VY2(例如，可组合成VY1-VY2)。两个传感器单元24，28因此每个可感测并初始地响应于环境磁场的仅仅相互正交的矢量分量而提供输出。导电翻转线圈可接收电源和接地输入VP，GND并操作来提供磁场至x轴及y轴传感器单元24，28以选择性地根据线圈电源的极性将其磁阻带的磁场的初始矢量方向设置成与带的总各向异性轴平行的两个方向之一。

空间矢量包括多达三个正交分量，此处出于简化讨论和图示的目的，在提到双轴AMR传感器20感测的环境磁场的两个正交分量，我们指的是x轴及y轴分量。然而，该标记是随意的，而且两个感测到的正交分量可替换为环境场的x轴、y轴和z轴正交分量中的任意两个。而且，此处为了便于讨论，环境磁场被认为是AMR传感器20所处的空间中存在的磁场，而且由AMR传感器20或其分量之外的源产生。

图2描绘了双轴AMR传感器20的x轴及y轴传感器单元24a，28a的实施例。图2包括包含传感器单元24a，28a的集成电路的磁阻和导电层的布局的俯视图、以及为了便于图示而未在布局中明确示出的一些电连接的示意表示。x轴及y轴传感器单元24，28可都包括多个磁阻器，其电连接至桥电路结构中，例如四电阻器全桥结构。Y和x传感器-单元桥的每个磁阻器可包括通过导电互连而串联的各向异性磁阻材料的一个或多个带。在图2中，y轴传感器单元28a可具体包括第一，第二，第三和第四磁阻器RY1a，RY2a，RY3a，RY4a，每个磁阻器具有通过导电层互连40而串联的各向异性磁阻材料的四个带36。y轴传感器单元28a还可包括导电互连部分44，其将这些电阻器连接至电路桥中，传递电源和接地输入VP，GND至y轴桥，以及传递来自y轴桥的差分输出信号VY1，VY2。x轴传感器单元24a可包括第一，第二，第三和第四磁阻器RX1a，RX2a，RX3a，RX4a，每个具有通过导电层互连40而串联的四个带36。x轴传感器单元24a还可包括导电互连部分44，其将这些电阻器连接至电路桥中，传递电源和接地输入VP，GND至x轴桥，以及传递来自x轴桥的差分输出信号VY1，VY2。形成导电互连40，44的导电层可包括越来越多的金属、多晶硅或两者的层，而且可处于磁阻材料上方、下方或相同高度的层中。

x和y轴传感器单元24，28的磁阻器的磁阻带36可具有各种形式。图3仅仅是图2中描绘的x和y轴传感器单元24a，28a的磁阻材料层的俯视图。各向异性磁阻材料的带36可以是俯视看到的基本上矩形的或基本上细长的带，其长度56沿着相应纵轴60而且其宽度64沿着与纵轴60垂直的横轴68，长度56大于宽度64的幅值。磁阻带36可包括一个或多个方形、圆形角或点端。虽然不是必须在俯视图中示出，但是带36还具有从侧视图上看到的厚度。带36的厚度可小于或远小于带36的宽度。例如，在一个实施例中，带36的厚度可至少大约比其宽度小一千倍。

双轴集成AMR传感器20，因此x轴及y轴传感器单元24，28，可由仅仅具有单个技术各向异性轴的磁阻材料的仅仅单个层形成，或单个垂直连续的层组(从侧视图看)形成。制造双轴AMR传感器20以使得磁阻材料仅仅具有单个技术各向异性轴极大地简化并降低了其制造成本。可替换地，在一些实施例中，如果包括双轴AMR传感器20的集成电路上存在具有其它技术轴的其它各向异性磁阻材料，双轴AMR传感器20中使用的各向异性磁阻材料可以是单个共用层，或者单个共用垂直连续的层组，其具有单个公共的技术各向异性轴。各向异性磁阻材料可以是诸如镍铁合金(NiFe)或其它各向异性磁阻材料之类的材料。在图2和3中，技术各向异性轴72被示出为处于水平方向，其在所有附图中也被指定为x轴方向。

x轴及y轴传感器单元24，28可包括磁阻带36，它们的纵轴60具有对技术各向异性轴72的选定定向。y轴传感器单元28可包括磁阻带36，其纵轴60仅仅与技术各向异性轴72平行地对齐。x轴传感器单元24可包括两个磁阻带子组76，80。第一子组76仅仅包括纵轴60以正预定角度84对齐至技术各向异性轴72的带36，而且第二子组80仅仅包括纵轴60以另一预定角度88对齐至技术各向异性轴72的带36，其中该预定角度88具有与第一子组76的预定角度84相同的幅度，但是以相反方向旋转离开技术各向异性轴72，即相对于技术各向异性轴72与第一子组预定角度84相反的极性。图2和3描绘了第一和第二磁阻带子组76，80的示例实施例76a，80a。对技术各向异性轴72的第一和第二磁阻带子组76，80的纵轴60的定向84，88的角度可变化。在一个实施例中，这些角度84，88可选自介于大约±30°至大约±40°之间的角度范围，而且第一和第二磁阻带子组76，80的纵轴60将各自不彼此垂直。在另一实施例中，这些角度84，88可选自介于大约±20°至大约±60之间的角度范围°。

每分开的离散磁阻带36可具有相关固有磁特性，包括总各向异性，由平行于总各向异性轴的方向上的总各向异性场Ht表示。磁阻带36的总各向异性轴和相关总各向异性场Ht可以是磁阻材料层的技术各向异性轴及相关特征技术各向异性场Hk以及带36本身的形状各向异性轴及相关特征形状各向异性场Hs的函数。对于细长矩形带36，形状各向异性场Hs可大致平行于带36的纵轴60。在图2和3中，对于y轴传感器单元28a的桥磁阻器的每个磁阻带36，总各向异性场Ht可平行于x轴方向，如技术各向异性场Hk和形状各向异性场Hs一样。对于x轴传感器单元24a的第一带子组76的每个磁阻带36，总各向异性场Ht可以以可以是技术各向异性场Hk的函数的预定角度92与x轴方向成角，其平行于x轴方向，而且相应带36的形状各向异性Hs(其可沿着与带36的纵轴60平行的方向)相对x轴成第一预定角度84。这些带的总各向异性场因此可以表示为与x轴方向成预定角度92，预定角度92稍微小于这些带的纵轴60与x轴成的预定角度84。对于x轴传感器单元24a的第二带子组80的每个磁阻带36，可得到类似结果，其中针对这些带36的总各向异性场Ht被表示为与x轴成比这些带36的纵轴60与x轴成的预定角度88稍小的预定角度96。

x轴及y轴传感器单元24，28的导电互连层还可包括形成在每个磁阻带36顶部或下方的导电材料的多个离散带100。这些导电带100也被称为“螺旋条状”带100，因为它们类似于理发店外面经常可以看到的螺旋条状。导电带100每个都可具有细长矩形(大致成矩形或圆形边缘的矩形形状)，并具有沿其长度的相应纵轴104。螺旋条状带100响应于这些带36形成的磁阻器的环境磁场，可改变电流流过它们形成在其上的相应磁阻带36的方向，从而改变方向敏感度和操作线性度。简而言之，电流倾向于流经螺旋条状带100而不是磁阻带36的下部，而且当电流流经螺旋条状带100之间的磁阻带36部分时，其倾向于沿着垂直于螺旋条状带的纵轴104的方向流动。一般来说，磁阻材料在所流经的电流平行于材料中的磁化流动时呈现出其最大电阻，而且在电流垂直于磁化流动时呈现出其最小电阻。螺旋条状带100的使用因此可控制流经相应磁阻带36的电流的方向，以提供其电阻变化对环境磁场的双向响应及改进的线性度。

x轴及y轴传感器单元24，28可每个包括螺旋条状带100，其纵轴104相对于相应磁阻带36的纵轴60沿多于一个方向定向。y轴传感器单元28可包括螺旋条状带100，其纵轴104相对于相应磁阻带36的纵轴60沿两个不同方向定向。第一磁阻器组可具有与相应磁阻带36的纵轴60成第一角度108的螺旋条状带100，第二磁阻器组可具有与相应磁阻带36的纵轴60成第二角度112的螺旋条状带100。在图2中，第一磁阻器组可包括第一和第三电阻器RY1a，RY3a，第二磁阻器组可包括第二和第四电阻器RY2a，RY4a。x轴传感器单元24还可包括螺旋条状带100，其纵轴104相对于相应磁阻带36的纵轴60沿两个不同方向定向。在实施例中，第一磁阻器组可具有与相应磁阻带36的纵轴60成第一角度116的螺旋条状带100，第二磁阻器组可具有与相应磁阻带36的纵轴60成第二角度120的螺旋条状带100。在图2中，第一磁阻器组可包括第一和第四磁阻器RX1a，RX4a，而且第二磁阻器组可包括第二和第三磁阻器RX2a，RX3a。

螺旋条状带100的纵轴104相对于相应磁阻带36的纵轴60的定向角度可改变，在示例实施例中可选自介于大约±35°至大约±55°的范围角度。

使得x轴及y轴传感器单元24，28内磁阻器的螺旋条状带100的定向不同可被配置成对应于这些传感器单元24，28的电阻器桥内的相应磁阻器位置和操作。简而言之，螺旋条状带100的纵轴104的两个不同方向可响应于环境磁场实现相应磁阻器的相反电阻变化极性，这可被用于电阻器桥电路中以提供差分输出信号。为了实现该相反电阻变化极性，y轴传感器单元28内的或x轴传感器单元28磁阻带子组76，80内的纵轴104的两个不同方向可彼此成预定角度，例如等于与这些纵轴104相对于各自的带纵轴60的两个相反但相等的角度之和相等的角度。例如，在一个实施例中，纵轴104的两个不同定向可被设置成与各自的磁阻带36的纵轴60成+45°和-45°，因此它们彼此成90°角。在其他示例中，纵轴104的两个不同定向可与各自的磁阻带36的纵轴60成一些正角度以及一些相等但相反的负角度，例如，+40°和-40°，+35°和-35°，或+30°和-30°等，因此彼此成例如80°，70°或60°角等。

x轴及y轴传感器单元24，28的每个可形成电阻器桥电路，其可接收电源和接地输入VP，GND并提供差分输出信号VX1，VX2，VY1，VY2，其分别表示感测到的环境磁场x和y轴分量。图4是示意电路图，描绘了x轴及y轴传感器单元24，28的等效电路实施例24b，28b。x轴及y轴传感器单元24，28的每个可包括四电阻器全桥电路，具有顶部桥节点接收电源电压VP、顶部桥节点接收接地电压GND、以及用于传递共同形成差分输出电压的第一和第二输出电压VX1，VX2，VY1，VY2的中间新节点。对于y轴传感器单元28，第二和第三磁阻器RY2a，RY3a(或相反地标记在实施例中)可由连接在电源VP和输出节点VY1，VY2之间的相应电路电阻器RY2，RY3表示，而且第一和第四磁阻器RY1a，RY4a(或相反地标记在实施例中)可由连接在输出VY1，VY2和接地节点GND之间的相应第一和第四电路电阻器RY1，RY4表示。对于x轴传感器单元24，第一和第四磁阻器RX1a，RX4a(或相反地标记在实施例中)可由连接在电源VP和输出节点VX1，VX2之间的第一和第四电路电阻器RX1，RX4表示，而且第二和第三磁阻器RX2a，RX3a(或相反地标记在实施例中)可由连接在输出VX1，VX2和接地节点GND之间的第二和第三电路电阻器RX2，RX3表示。注意，然而，此处将电阻器的标记和参考为“第一”、“第二”、“第三”或“第四”是任意的，而且仅仅为了便于此处进行讨论，而且不同数量或其它参考标号可代替分配给这些磁阻器或它们的电路电阻器等效形式。

在不存在环境磁场时，每个桥磁阻器可具有标定等效电阻。等于电源电压VP和接地GND之差的电压降因此存在于电阻器桥两端，从顶部至底部，其中在每个电阻器上形成相等的电压降。各个输出电压因此可相等，而且不同输出电压可基本为零。基本为零的差分输出电压可被用来表示没有感测到x或y轴环境场分量。

在存在环境磁场时，磁阻器的磁阻特性会导致磁阻器的标定电阻响应于环境磁场的幅值和方向而变化。磁阻器的电阻器桥电路中的部分、螺旋条状纵轴104与相应磁阻器纵轴60的对齐、以及磁阻器总各向异性在x轴及y轴传感器单元24，28上的方向和幅值可分别提供这些传感器单元24，28对x轴及y轴环境场分量的主敏感度，并确定差分输出信号VX1，VX2，VY1，VY2的极性与环境场分量的极性的对应关系。例如，y轴传感器单元28可响应于正y轴方向上的环境磁场分量而输出正差分输出信号VY1，VY2，响应于负y轴方向上的环境磁场分量而输出负差分输出信号VY1，VY2，而且响应于正或负x轴方向上的环境磁场分量而输出减小的或基本为零的差分输出信号VY1，VY2。类似地，x轴传感器单元24可响应于正x轴方向上的环境磁场分量而输出正差分输出信号VX1，VX2，响应于负x轴方向上的环境磁场分量而输出负差分输出信号VX1，VX2，而且响应于正或负y轴方向上的环境磁场分量而输出减小的或基本为零的差分输出信号VX1，VX2。

x轴及y轴传感器单元24，28可通过不同方案分别提供对x轴及y轴磁场分量的主敏感度。首先，可考虑y轴传感器单元28的操作。y轴传感器单元28可通过使得总各向异性场Ht的磁阻带36沿着x轴对齐并使得其螺旋条状纵轴104以角度(例如45°)对齐至x轴和y轴，提供对y轴环境场分量的主敏感度。在静态状态下，磁化方向可通过x轴方向上的总各向异性场Ht保持平行于总各向异性轴。Y轴环境场分量可改变相对于电流方向的磁化方向，因此影响了磁阻特性并提供了输出信号VY1，VY2，这是因为它们从x轴方向旋转磁化，其中其已经被总各向异性场Ht保持在静态状态，朝向y轴环境场矢量方向。该还防止x轴环境场分量具有对磁化方向、磁阻特性和/或输出信号VY1，VY2的任意影响，因为它们仅仅强化了已经保持与x轴平行的磁化方向的x轴总各向异性场Ht。

为了图示，图5A-5C描绘了具有与x轴成45°角的螺旋条状100的y轴传感器单元28的示例磁阻带36的示例的电流和磁场矢量。在图5A中，在静态状态(即，不存在环境磁场)下，由于螺旋条状100与x轴的对齐而产生的电流I的方向也是与x轴成45°角，尽管垂直于螺旋条状纵轴104，而且磁阻带36中的磁化M可被示出为具有与带的总各向异性Ht相同的方向，即x轴方向。由于磁阻器的电阻可能在电流沿平行于材料中存在的磁化的方向流动的情况下的最大值至电流沿垂直于磁化的方向上流动的情况下的最小值之间变化，图5A的静态状态可表示处于其中值的磁阻器的电阻率。在图5B，如果环境磁场Ha存在于负y轴方向，磁阻带36中的磁化M可沿矢量方向移动至更靠近电流方向I，因此增大电阻。在图5C，如果环境磁场Ha存在于正y轴方向，磁阻带36中的磁化M可沿矢量方向远离电流方向I移动，因此减小电阻。

类似矢量模型可表示y轴传感器单元28的其它磁阻器，其中不同螺旋条状定向的磁阻器(其在电阻器桥电路结构可得到具有对应于上述磁场分量极性的极性的差分输出信号VY1，VY2)之间的极性变化。注意，对于y轴传感器28，x轴方向上的环境场分量将仅仅产生于磁化矢量方向(依然是x轴方向)并且与电流方向成相同矢量角度。因此，y轴传感器28可以在x轴方向上对环境场分量相对更敏感。

接下来，考虑x轴传感器单元24的操作。x轴传感器单元24可通过使得其磁阻带36的总各向异性Ht以及其螺旋条状100的纵轴60都以两个不同角度对齐至x轴和y轴，来提供对x轴环境场分量的主敏感度。该可导致x轴及y轴环境场分量都相对于电流方向改变磁化矢量方向，因此影响了磁阻特性。然而，可在电阻器桥电路中选择并配置不同角度以累积x轴环境场分量的影响，但是抵消y轴环境场分量的影响，从而响应于x轴环境场分量提供非零输出信号VX1，VX2，但是响应于任意y轴环境场分量而提供实质减小或为零的输出信号VX1，VX2。

图6A-6E描绘了x轴传感器单元24的示例磁阻带的示例的电流和磁场矢量，该示例磁阻带与x轴成30°并具有磁阻带36的纵轴60成45°的螺旋条状100。在图6A，在静态状态(即，不存在环境磁场)，由于螺旋条状100的对齐产生的电流I的方向可能与x轴大约成-15°，而且磁阻带36中的磁化M可以与x轴成大约25°(即，稍小于30°的形状各向异性角度的角度)对齐至带36的总各向异性Ht。图6A中的静态状态可表示电阻率，其也是敏感度范围的中间值，虽然比y轴传感器单元28的静态状态更靠近电阻率范围的上端。在图6B，如果环境磁场Ha存在于正x轴方向，磁阻带中的磁化M可沿矢量方向移动以更靠近电流方向，因此增大电阻。在图6C，如果环境磁场Ha存在于负x轴方向，磁阻带36中的磁化M可沿矢量方向以更远离电流方向I，因此减小电阻。

该操作可存在于x轴传感器单元24的其它磁阻器中，其中存在不同螺旋条状定向的磁阻器之间的极性变化，以及对于y轴环境场分量，第一和第二磁阻带子组76，80(其在耦接电阻器桥电路结构时可得到具有与磁场分量极性相对于的极性的差分输出信号VX1，VX2，如上所述)对x轴的两个不同定向产生的另一极性变化。

注意，不同于y轴传感器单元28中的x轴环境场，在x轴传感器单元24中，y轴方向上的环境场分量将导致移动以更靠近或更远离电流方向的磁化方向，因此，x轴传感器单元24的各个磁阻带或磁阻器还可对y轴方向上的环境场分量敏感。在图6D，如果环境磁场Ha存在于负y轴方向，磁阻带36中的磁化M可沿矢量方向移动以更靠近电流方向I，因此增大电阻。在图6E，如果环境磁场Ha存在于正y轴方向，磁化M可沿矢量方向以更远离电流方向I，因此减小电阻。

然而，第一和第二磁阻带子组76，80两者的存在(它们的纵轴60对技术各向异性轴72的不同定向、以及电阻器桥中的磁阻器的连接)实际上抵消了y轴环境场分量对x轴传感器单元24的输出VX1，VX2的影响。这可提供x轴传感器单元24，其在y轴方向上对环境场分量相对更敏感。即，如果具有对技术各向异性轴72的第一定向的磁阻带76的第一子组的磁阻器(例如，第一磁阻器RX1a)可由图6A-6E的矢量模型表示，具有对技术各向异性轴72的第二定向的磁阻带80的第二子组(例如，第三磁阻器RX3a)由图7A-7E中描述的示例矢量模型表示。在图7A，在静态状态下，占主导地位的电流方向I可反过来处于以与带76，80的第一和第二子组的纵轴60的相对于技术各向异性轴72的角度84，88之和大致相等的角度选择的方向，例如大约60°，相对于图6A-6E。在图7B-7C描绘的带76的第一子组的电流方向I，正负x轴方向上的环境磁场Ha可分别对磁化M产生相反的改变，因此对于如图6B-6C所示的第一子组76的磁阻带在磁阻特性中产生相反的改变。然而，在图7D-7E，负正y轴方向上的环境磁场Ha可分别对磁化M产生相同改变，因此对于图6D-6E所示的第一子组76的磁阻带对磁化M产生相同改变。

当并入图4所示的x轴传感器单元24的电阻器桥时，轴环境磁场分量对第一和第二磁阻带子组76，80和相应磁阻器的影响被彼此累加以响应于x轴环境场分量产生非零输出信号VX1，VX2，但是彼此相减，因此基本上抵消而响应于y轴环境场分量产生减小的或基本为零的输出信号VX1，VX2。

虽然图2描绘了y轴传感器单元28的磁阻带36和x轴传感器单元24的第一和第二子组76，80之间的空间关系的示例实施例，其它实施例可具有这些磁阻带36之间的不同空间关系并仍实现磁阻带36的纵轴60和技术各向异性轴72之间的上述关系。即，其它实施例可具有与图2不同的y轴传感器单元28的磁阻带36与x轴传感器单元24的第一和第二子组76，80之间的不同空间关系，并仍使得y轴传感器单元28包括具有仅仅与技术各向异性轴72平行的有纵轴60的磁阻带36，x轴传感器单元76的第一子组76仅仅包括具有以正预定角度84对齐至技术各向异性轴72的纵轴60的带36，而且第二子组80仅仅包括具有以第二预定角度88对齐至技术各向异性轴72的带36，其中第二角度88具有与第一角度84相同的幅值但是相关的极性。例如，第一和第二子组76，80可俯视看来彼此左对齐或右对齐，而不是图2的俯视看来彼此垂直对齐。此外，第一和第二子组76，80可在空间上俯视看来与y轴传感器单元28的磁阻带36水平或垂直对齐，或者其任意组合。

还可通过使得x轴传感器单元24的电阻器桥的每个磁阻器内包含对技术各向异性轴72的不同纵轴定向的来自磁阻带76，80的两个子组中的每一个的磁阻带36(而不是每个磁阻器仅仅具有带76，80的任一子组的磁阻带，如图2和3的实施例所示)，来实现x轴传感器单元24的主敏感度。图8描绘了双轴AMR传感器20的x轴及y轴传感器单元24，28的实施例24c，28c，其采用x轴传感器单元24的第一和第二磁阻带子组76，80的该替换分布的实施例76c，80c。在图8，如图2和3的实施例一样，技术各向异性轴72被示出为水平方向，y轴传感器单元28可仅仅包括具有与技术各向异性轴72平行对齐的纵轴60的磁阻带36(形成四个磁阻器RY1c，RY2c，RY3c，RY4c)。x轴传感器单元24可包括两个磁阻带子组76，80，第一子组76的纵轴60以第一预定角度84对齐至技术各向异性轴72，第二子组80的纵轴60以第二预定角度88对齐至技术各向异性轴72，第二预定角度88具有相对于技术各向异性轴72的与第一子组76的预定角度84相同的幅度但是相反旋转极性。

然而，不同于图2和3，x轴传感器单元24的电阻器桥的每个磁阻器可包括来自不同地对齐的带76，80的第一和第二子组两者的磁阻带36。在一个实施例中，x轴传感器单元24的电阻器桥的每个磁阻器可包括来自不同地对齐的带76，80的第一和第二子组两者的等数量的磁阻带36。具体地，在图8，第一磁阻器RX1c可包括来自带76的第一子组的具有以第一角度84对齐至技术各向异性轴72的纵轴的第一带的一系列组合，其通过互连连接至来自带80的第二子组的具有以第二角度88对齐至技术各向异性轴72的纵轴60的第二带，其通过互连连接至来自带80的第二子组的第三带，而且通过互连连接至来自带76的第一子组的第四带。x轴传感器单元24的第二、第三和第四磁阻器RX2c，RX3c，RX4c还可类似地包括来自带76，80的第一和第二子组的交替的磁阻带36的一系列组合。

图9是仅仅在图8中所示的x和y轴传感器单元24c，28c的磁阻材料的层俯视图。如上述其它实施例一样，各向异性磁阻材料的带36可以是从俯视图看到的基本上矩形或基本上细长的带，其具有沿纵轴60的长度56以及沿与纵轴60垂直的横轴68的宽度，长度56的尺寸大于宽度64的尺寸；包括一个或多个方形、圆形角部、或点端；而且可利用仅仅具有单个技术各向异性轴的磁阻材料的仅仅单个层或单个层组。

图8的x轴及y轴传感器单元实施例24c，28c还可每个都形成电阻器桥电路，其可接收电源VP和接地输入GND并提供分别表示感测到的环境磁场x和y轴分量的差分输出信号VX1，VX2，VY1，VY2。图8的x轴及y轴传感器单元24c，28c还可由图4所示的等效电路表示，其中图8的第一，第二，第三和第四x轴传感器单元磁阻器实施例RX1c-RX4c由图4的第一，第二，第三和第四x轴电路电阻器RX1-RX4表示，而且图8的第一，第二，第三和第四y轴传感器单元磁阻器实施例RY1c-RY4c由图4的第一，第二，第三和第四y轴电路电阻器RY1-RY4表示。

在操作中，按照与图2和3的y轴传感器单元28的实施例28a一样的方式，图8和9的y轴传感器单元28的实施例28c可响应于y轴及x轴环境场来响应于y轴场分量产生对y轴环境场分量的非零输出信号VY1，VY2形式的主敏感度，以及响应于x轴分量产生减小的或者基本为零的输出信号VY1，VY2，因为图8和9中的y轴传感器单元28c的磁阻器具有与图2和3的实施例28a相同的相关几何关系和电互连。

相反，在操作中，图8和9的x轴传感器单元24的实施例24c对y轴及x轴环境场分量的反应(以产生响应于x轴场分量的非零输出信号VX1，VX2形式的对x轴环境场分量的主敏感度以及响应于y轴分量的减小的或者基本为零的输出信号VX1，VX2)可被建模成稍微不同于图2和3的x轴传感器单元24的实施例24a描述的那样，虽然这可利用类似的矢量场减法和加法原理来予以解释。具体地，由于x轴传感器单元24c的每个磁阻器可包括带76，80的第一和第二子组的相等数量的磁阻器带，每个磁阻器具有以第一方式响应于y轴环境分量的第一数量的带36(例如，如图6A-6E所示)、以及以第二方式响应于y轴环境分量的第二相等数量的带36(例如，如图7A-7E所示)，从而抵消掉y轴环境场分量对x轴传感器单元24c的每个磁阻器的总电阻的影响而且提供对y轴环境场分量的实质降低或为零的敏感度和输出信号及响应。然而，纵轴60与x轴传感器单元24c的每个磁阻器的每个带36的螺旋条状100的对齐可导致x轴环境场分量的影响增大，并产生主敏感度和非零输出信号VX1，VX2以及对x轴环境场分量的响应。

如参考图2描述的那样，修改图8中的x轴及y轴传感器单元24c，28c内的针对磁阻器的螺旋条状带100的定向，可再次被配置成对应于这些传感器单元24c，28c的电阻器桥内的相应磁阻器位置和操作。y轴传感器单元28c可包括螺旋条状带100，其纵轴104相对于相应磁阻带36的纵轴60沿两个不同方向定向。第一磁阻器组可具有以第一角度定向至相应磁阻带36的纵轴60的螺旋条状带100、以及第二磁阻器组可具有以第二角度定向至相应磁阻带36的纵轴60的螺旋条状带100。在图8，第一磁阻器组可包括第一和第二磁阻器RY1c，RY2c，而且第二磁阻器组可包括第三和第四电阻器RY3c，RY4c。x轴传感器单元24的磁阻带76c，80c的第一和第二磁阻带子组76c，80c还可每个包括螺旋条状带100，其纵轴104相对于相应磁阻带36的纵轴60沿两个不同方向定向。然而，在图8，不同于图2，每个磁阻器可具有来自这些子组76，80c的每个的螺旋条状带100，因此每个磁阻器可包括以第一角度定向至第一子组76c的相应磁阻带36的纵轴60的螺旋条状带100以及以第二角度定向至第二子组80c的相应磁阻带36的纵轴60的螺旋条状带100。

注意，如下文将详细讨论的那样，在该实施例，与图8中的x轴及y轴传感器单元28c，24c的左边一半的磁阻器(即，y轴传感器单元28c的第一和第四磁阻器RY1c，RY4c以及x轴传感器单元24c的磁阻器RX1c-RX4c的磁阻带76c的第一子组)相对应的磁化的静态方向可被设置在相对于与x轴及y轴传感器单元的右边一半对应的这些磁阻器(即，y轴传感器单元28c的第二和第三磁阻器RY2c，RY3c以及x轴传感器单元24c的磁阻器RX1c-RX4c的第二磁阻带子组80c)的相反的方向上。

磁阻带76c，80c的第一和第二子组的分布的形状和相对于图8和9所示的x轴传感器单元24c的替换实施例的每个磁阻器的相对布局可变化并仍产生x轴传感器单元24的操作，其中y轴环境场分量的效果被抵消但是x轴环境场分量的效果增加以根据x轴环境场分量产生主敏感度和输出信号VX1，VX2。图10描绘了磁阻材料的布局的另一实施例，形成了磁阻器RX1d-RX4d的第一和第二磁阻带子组76d，80d，其中每个带36的相对位置变得沿x轴方向更靠近另一个，以产生更小的总集成电路占用面积，因此成本减小。

第一和第二磁阻带子组76，80还可由磁阻材料的连续的混合部分形成，而且仍保持x轴传感器单元的相同特征操作以根据x轴环境场分量产生主敏感度和输出信号。图11描绘了磁阻材料的布局的实施例，形成了多个混合磁阻带36e，每个混合带具有表示来自第一带子组76e的带的带部分124以及表示来自第二带子组80e的带的带部分128。图12描绘了磁阻材料的布局的另一实施例，形成了多个混合磁阻带36f，每个混合带36f具有表示来自第一带子组76f的带的带部分132以及表示来自第二带子组80f的带的带部分136。在图11和12中，磁阻器RX1e-RX4e，RX1f-RX4f可包括混合磁阻带的一部分顶部的导电层，其连接表示来自第一和第二带子组带76，80的带的部分124，128，132，136。

x轴及y轴传感器单元24，28的电阻器桥在不同实施例可包括不同数量的电阻器。例如，x轴传感器单元24可包括两个磁阻带子组76，80，它们被组织成八电阻器桥，而不是四电阻器桥。图13和14描绘了x轴传感器单元24的实施例的磁阻材料的实施例，其被配置成形成八电阻器电路桥。在图13，第一，第二，第三和第四磁阻器RX1g-Rx4g可由在空间上分组在一起的具有对技术各向异性轴72的第一定向的第一磁阻带子组76g形成，以及第五，第六，第七和第八磁阻器RX5g-RX8g可由同样在空间上分组在一起的具有对技术各向异性轴72的第二定向的第二磁阻带子组80g形成。在图14，第一，第二，第三和第四磁阻器RX1h-RX4h可再次由具有对技术各向异性轴72的第一定向的第一磁阻带子组76h形成，虽然在该实施例中第一和第二磁阻器RX1h，RX2h可与第三和第四磁阻器RX3h，RX4h分开地成组。类似地，第五，第六，第七和第八磁阻器RX5h-RX8h可再次由具有对技术各向异性轴72的第二定向的第二磁阻器子组80h形成，其中第五和第六磁阻器RX5h，RX6h与磁阻器RX7h，RX8h分开地成组。

导电互连可被形成在图13和14所示的磁阻材料的实施例顶部或下方，以便通过各个单个磁阻器的磁阻带36之间形成导电互连(以形成连续的磁阻带36的一串连接)、各个单独的磁阻器之间的导电互连(以形成电阻器桥)以及导电层部分(以形成螺旋条状100)，从而形成y轴传感器单元的八电阻器桥。图15描绘了示意电路图，其示出了通过使图13和14的磁阻层布局实施例导电互连而形成的等效电路。在图15，图13和14的磁阻器RX1g-RX8g，RX1h-RX8h的布局实施例可由相应电路电阻器RX1i-RX8i表示。图13-15的八电阻器电路桥基本上可根据前面已经描述过的原理进行操作，其中来自第一和第二磁阻带子组76，80的各个带36具有对x轴及y轴环境场分量的敏感度，但是第一和第二带子组76，80在电阻器桥中的不同定向及其配置导致y轴效果彼此抵消而x轴效果累加，导致x轴传感器单元24对x轴环境场分量的主敏感度以及对y轴环境场分量的减小的或基本为零的敏感度。

双轴AMR传感器20可包括导电线圈32(也称为“翻转线圈”32)以在x轴及y轴传感器单元24，28的磁阻器中感应出选定磁场。图16描绘了导电线圈32a的示例实施例，其形状适用于具有与图2和3类似的布局的实施例。导电线圈32可包括在第一线圈终端和第二线圈终端之间电连接的导电材料140的连续路径，其在重复回路中空间传递以使得多个笔直导体部分144被形成在x轴及y轴传感器单元24，28的磁阻带36及相关螺旋条状100和其它导电互连的上方或下方。在图16，出于清楚及简化说明的目的，y轴传感器单元28a和x轴传感器单元24的磁阻带子组76a，80a在简化示意形式下以虚线示出，其中粗略地示出了相对于反转线圈32a的空间布局的x轴及y轴传感器单元外围和磁阻带纵轴60。如图6所示，形成在磁阻带上方或下方的多个笔直导体部分144可被形成为使得流经这些部分的电流在垂直于磁阻带36的纵轴60的方向行进。该可由具有垂直于磁阻带36的纵轴60的纵轴的多个笔直导体部分144本身实现。翻转线圈32可由导电材料的一个或多个层形成。

在操作中，第一和第二控制信号VC1，VC2可被有选择地传递至导电线圈32的终端以使得电流流经线圈32。由于流经导体的电流的磁性特性，磁阻带36上方或下方的多个导体部分144可在与磁阻带36大致一致的空间区域中根据选择性控制的电流创建相应磁场。可针对各种目的产生该磁场。磁阻器的所得到的总各向异性场Hk，Hs，Ht的技术形状很自然地具有与各自的各向异性轴平行的两个不同相反矢量方向之一的形式。在静态状态下，各个带36的磁化M可自己对齐在与各个带36的总各向异性场Ht的方向相同的方向上。第一和第二控制信号VC1，VC2可被选择成产生来自翻转线圈32的磁场以进行设置或重置，即在这些技术形状和所得到的总各向异性场Hk，Hs，Ht的两个不同相反矢量方向之间“反转”。第一和第二控制信号VC1，VC2还可被选择成产生来自导电线圈32的磁场以调制或修改或组合由AMR传感器20感测到的环境磁场，由此例如产生具有已经被调制或修改的形式的输出信号。

导电线圈32可采取对应于此处描述的磁阻带布局的各种实施例的各种形状。图17描绘了导电线圈32b的实施例，其形状适用于具有与图8-12类似的磁阻器布局的实施例。同样，出于清楚和便于说明的目的，x轴及y轴传感器单元24c，28c及其相应磁阻带36的实施例被以虚线示出成简化形式，其粗略地示出了相对于翻转线圈32b的空间布局的x轴及y轴传感器单元外围和磁阻带纵轴60。注意，图17的实施例产生的线圈电流可用来在针对与图8所示的实施例中的线圈的右边一般相对应的磁阻器相比而言的与线圈的左边一半相对应的这些磁阻器的相反方向上设置磁化的静态方向。即，图17的在一个实施例中翻转线圈32b可沿负x轴为y轴传感器单元28c的第一和第四磁阻器RY1c，RY4c设置图8的实施例中的磁化的静态方向，大致针对x轴传感器单元24c的磁阻器RX1c-RX4c的朝着沿第一磁阻带子组76c的纵向x轴60的左边(或靠近该轴，给定上述形状和总各向异性轴之间的变化)，沿着y轴传感器单元28c的第二和第三磁阻器RY2c，RY3c的正x轴，并大致针对x轴传感器单元24c的磁阻器RX1c-RX4c朝着沿第二磁阻带子组80c的纵向x轴60的右边(或靠近该轴，给定上述形状和总各向异性轴之间的变化)。在实施例中，这些静态方向还可全部反过来。

导电线圈32的形状还可被配置成具有减小的布局面积，因此具有减小的双轴AMR集成电路芯片面积和成本。图18描绘了导电线圈32c的实施例，其同样被设计形状以用于具有类似于图8-12的磁阻器布局的实施例，其中通过在x轴传感器单元24c的磁阻带36下提供多个直导体部分148以使得这些部分148传导的电流以其相关纵轴被定向成小于90°或小于垂直于x轴传感器单元磁阻带36的纵轴60，可以减小线圈布局面积。虽然这些线圈部分148的“翻转”有效性相对于垂直对齐的线圈部分144可能降低，这对减少的线圈布局面积的芯片面积和成本节省是可接受的折中。

双轴AMR传感器20还可包括多个导电线圈32。多个线圈32可要么单独由不同组的控制信号控制，要么被布置成电学并联或串联并由单组控制信号控制。图19-20描绘了意义域AMR传感器20的实施例的两组导电线圈32d-e，32f-g的实施例，线圈组的形状所用的实施例的y轴传感器单元磁阻器布局类似于图2-3，而且x轴传感器单元磁阻器布局类似于图14。AMR传感器20的实施例的多个导电线圈32可要么包括用于产生仅仅用于x轴传y轴传感器单元28x轴传感器单元24的磁场单个线圈32(如图20所示)，要么可包括用于产生用于x轴及y轴传感器单元24，28的磁场的一个或多个线圈32或其部分(如图19所示)。

双轴AMR传感器20还可包括补偿线圈。补偿线圈可被用来在带36的区域中产生补偿磁场，其可补偿测得的环境场以产生其中带将实际上经历基本为零的磁场的状态。将被馈入该补偿线圈的电流量，因此由此产生的补偿场的幅值和极性，可由负反馈系统控制，该系统包括放大器。用于该反馈系统的输入可以是桥输出电压VX1，VX2，VY1，VY2。包括双轴AMR传感器20的该实施例的系统的输出可以是馈入补偿线圈的电流。补偿线圈可以按照与翻转线圈32相同的方式形成，但是可形成在不同导电层中。因此，双轴AMR传感器20可包括至少一个翻转线圈32(根据任意上述实施例)以及至少一个补偿线圈(也根据翻转线圈的任意上述实施例形成)。在具有翻转线圈32和补偿线圈两者的实施例中，补偿线圈可被实现为产生垂直于带36的纵轴60的补偿场(因此也垂直于翻转线圈场)。因此，由于补偿线圈的几何形状和定向而产生的补偿线圈的电流线可垂直于翻转线圈32的电流线。

双轴AMR传感器20还可包括或用于输出处理电路以进一步处理差分输出电压VX1，VX2，VY1，VY2，从而得到调节的输出电压。输出处理电路可包括一个或多个差分放大器以从x轴及y轴传感器单元24，28接收差分输出电压VX1，VX2，VY1，VY2并产生在参考电压附近偏置的单端的放大的输出信号。图21是示意电路图，描绘了输出处理电路152的示例实施例。在图21中，输出处理电路152可包括第一放大器AY以接收差分y轴输出VY1，VY2和第一参考电压VREF1，并产生单端输出信号VOY，其值参考接地而等于以预定放大系数A1放大的差分输出VY1，VY2的幅值并加上第一参考电压VREF1，或VOY＝A1(VY1–VY2)+VREF1。类似地，输出处理电路152还可包括第二放大器AX以接收差分x轴输出VX1，VX2和第二参考电压VREF2，并产生单端输出信号VOX，其值参考接地而等于以预定放大系数A2放大的差分输出VX1，VX2的幅值并加上第二参考电压VREF2，或VOX＝A2(VX1–VX2)+VREF2。输出处理电路152的其它实施例也是可行的，例如这样的实施例，其产生作为差分传感器单元输出和接收的参考电压的各种函数(例如，差分传感器单元输出和参考电压的，例如加法、乘法、积分的数学运算的函数)的单端或差分输出信号。输出处理电路152可包括作为同一集成电路的一部分，即处于相同集成电路衬底上，作为双轴AMR传感器20，作为电连接至双轴AMR传感器20的分开的不同集成的或其它电路。

双轴AMR传感器20的其它实施例也是可行的。在实施例中，通过改变x轴及y轴传感器单元24，28的电阻器桥的电路互连、具体导电引线至输出终端的分配、螺旋条状带角度108，112，116，120至具体磁阻器的分配等，差分输出信号VX1，VX2，VY1，VY2的极性、以及该极性与感测到的环境磁场分量的极性的对应关系可反过来或改变。此处对具体元件(例如磁阻器或电路电阻器)的标记，例如“第一”、“第二”、“第三”等，是任意的而且是仅仅为了便于讨论，对这些元件进行其它数字或标号的分配也是可以的。虽然此处讨论的磁阻器的实施例有利地具有串联的各种的多个磁阻带36，但是用于x轴及y轴传感器单元24，28中的磁阻器的其它实施例可总体上包括一个或多个磁阻带36，在多个的情况下进行串联。虽然x轴及y轴传感器单元24，28在此被描述为接收了电源电压VP和接地GND以便为其电阻器桥供电，但是x轴及y轴传感器单元24，28可接收其它电压以便为这些电阻器桥供电，例如正负预定或选定电压(例如，正负电源电压)、正预定或选定电压(例如，正电源电压)及接地，或接地及负的预定或选定电压(例如，负电源电压)。而且，虽然此处描述的x轴及y轴传感器单元24，28的实施例产生了差分输出信号VX1，VX2，VY1，VY2，但是在实施例中x轴及y轴传感器单元24，28可产生单端输出信号。此外，虽然在此及在附图中讨论了具体集成电路布局实施例，但是通过采用不同层材料形状、路由路径等，其它集成电路局部也可用来实现双轴AMR传感器20，包括各种在此讨论的实施例。

而且，双轴AMR传感器20的任意实施例的任意特征可选择性地用于双轴AMR传感器20任意其它实施例。而且，双轴AMR传感器20实施例可以选择性地包括分量或特征此处描述的双轴AMR传感器20的任意实施例的任意子组。

Claims (32)

1.一种传感器，包括：

第一传感器单元，其具有包括多个磁阻器的电阻器桥，每个磁阻器具有各向异性磁阻材料的至少一个细长带，该至少一个细长带具有与磁阻材料的技术各向异性轴基本平行的纵轴；以及

第二传感器单元，其具有包括多个磁阻器的电阻器桥，该多个磁阻器具有各向异性磁阻材料的多个细长带，其中第二传感器单元的多个带包括：

具有以第一角度对齐至技术各向异性轴的纵轴的带的第一子组，以及

具有以第二角度对齐至技术各向异性轴的纵轴的带的第二子组，其中第二角度与第一角度具有基本相同的幅值但是具有相反的极性；以及

至少一个导电线圈，配置为选择性地在所述第二传感器单元的多个磁阻器中产生多个不同的磁场以将所述第二传感器单元的多个磁阻器的磁化设置到不同的方向。

2.根据权利要求1所述的传感器，其中各向异性磁阻材料具有共同的技术各向异性轴。

3.根据权利要求1所述的传感器，其中第二传感器单元的多个磁阻器中的每个均包括来自第一子组的至少一个磁阻带以及来自第二子组的至少一个磁阻带。

4.根据权利要求1所述的传感器，其中第二传感器单元的每个磁阻器包括仅仅来自第一子组或仅仅来自第二子组的磁阻带。

5.根据权利要求1所述的传感器，其中第一和第二传感器单元的各向异性磁阻材料被布置在各向异性磁阻材料的公共层中。

6.根据权利要求1所述的传感器，其中第一和第二传感器单元的各向异性磁阻材料被布置在一个或多个各向异性磁阻材料的公共的垂直连续的层组中。

7.根据权利要求1所述的传感器，其中第一和第二传感器单元形成在公共集成电路衬底上。

8.根据权利要求1所述的传感器，其中第一传感器单元被配置成对表示y轴环境磁场分量的第一差分电压敏感并输出表示y轴环境磁场分量的第一差分电压。

9.根据权利要求1所述的传感器，其中第二传感器单元被配置成对表示x轴环境磁场分量的第二差分电压敏感并输出表示x轴环境磁场分量的第二差分电压。

10.根据权利要求1所述的传感器，进一步包括形成在第一和第二传感器单元的每个磁阻器的每个磁阻带顶部或下方的螺旋条状导电带。

11.根据权利要求10所述的传感器，其中螺旋条状导电带包括具有相对于相应磁阻带的纵轴的至少两个不同空间定向的带。

12.根据权利要求1所述的传感器，其中第一和第二传感器单元的电阻器桥是四电阻器桥。

13.根据权利要求1所述的传感器，其中第二传感器单元的电阻器桥是八电阻器桥。

14.根据权利要求1所述的传感器，其中第一和第二角度的幅度介于30°和40°之间。

15.根据权利要求10所述的传感器，其中多个螺旋条状导电带的纵轴以第三角度对齐至各个磁阻带的纵轴，第三角度介于40°和55°之间。

16.根据权利要求1所述的传感器，其中第一和第二传感器单元的每个磁阻带基本上是矩形或细长部分，该矩形或细长部分的长度对齐至其纵轴，该矩形或细长部分的幅度小于所述长度的宽度垂直于纵轴。

17.根据权利要求1所述的传感器，进一步包括布置在下述配置中的至少一个中的导电线圈：第一和第二传感器单元的磁阻材料上方的层中，或者第一和第二传感器单元的磁阻材料下方的层中。

18.根据权利要求17所述的传感器，其中导电线圈包括多个基本笔直的导体部分，其被配置成传导基本垂直于上方或下方的纵轴磁阻带的电流。

19.根据权利要求17所述的传感器，其中导电线圈包括多个基本笔直的导体部分，其被配置成以不垂直于上方或下方的纵轴磁阻带的角度传导电流。

20.根据权利要求1所述的传感器，其中各向异性磁阻材料包括镍铁合金NiFe。

21.一种传感器，包括：

第一传感器单元，其具有包括多个磁阻器的电阻器桥，每个磁阻器具有各向异性磁阻材料的至少一个细长带，该至少一个细长带具有与磁阻材料的技术各向异性轴基本平行的纵轴；以及

第二传感器单元，其具有包括多个磁阻器的电阻器桥，该多个磁阻器具有各向异性磁阻材料的多个细长带，其中多个磁阻器的每个包括来自带的第一和第二子组两者的带，其中

带的第一子组具有以第一角度对齐至技术各向异性轴的纵轴，以及

带的第二子组具有以第二角度对齐至技术各向异性轴的纵轴，其中第二角度与第一角度具有基本相同的幅值但是具有相反的极性。

22.根据权利要求21所述的传感器，其中各向异性磁阻材料具有共同的技术各向异性轴。

23.根据权利要求21所述的传感器，其中第一和第二传感器单元被形成在公共的集成电路衬底中。

24.根据权利要求21所述的传感器，进一步包括形成在第一和第二传感器单元的每个磁阻器的每个磁阻带顶部或下方的螺旋条状导电带。

25.根据权利要求21所述的传感器，其中第一和第二角度的幅度介于30°和40°之间。

26.根据权利要求21所述的传感器，进一步包括布置在下述配置中的至少一个中的导电线圈：第一和第二传感器单元的磁阻材料上方的层中，或者第一和第二传感器单元的磁阻材料下方的层中。

27.一种传感器，包括：

第一传感器单元，其具有包括多个磁阻器的电阻器桥，每个磁阻器具有各向异性磁阻材料的至少一个细长带，该至少一个细长带具有与磁阻材料的技术各向异性轴基本平行的纵轴；以及

第二传感器单元，其具有包括多个磁阻器的电阻器桥，该多个磁阻器具有各向异性磁阻材料的多个细长带，其中多个磁阻器包括：

具有以第一角度对齐至技术各向异性轴的纵轴的磁阻器的第一子组，以及

具有以第二角度对齐至技术各向异性轴的纵轴的磁阻器的第二子组，其中第二角度与第一角度具有基本相同的幅值但是具有相反的极性；以及

至少一个导电线圈，配置为选择性地在所述第二传感器单元的多个磁阻器中产生多个不同的磁场以将所述第二传感器单元的多个磁阻器的磁化设置到不同的方向。

28.根据权利要求27所述的传感器，其中各向异性磁阻材料具有共同的技术各向异性轴。

29.根据权利要求27所述的传感器，其中第一和第二传感器单元被形成在公共的集成电路衬底中。

30.根据权利要求27所述的传感器，进一步包括形成在第一和第二传感器单元的每个磁阻器的每个磁阻带顶部或下方的螺旋条状导电带。

31.根据权利要求27所述的传感器，其中第一和第二角度的幅度介于30°和40°之间。

32.根据权利要求27所述的传感器，进一步包括布置在下述配置中的至少一个中的导电线圈：第一和第二传感器单元的磁阻材料上方的层中，或者第一和第二传感器单元的磁阻材料下方的层中。