CN106872914B - 磁场感测装置及感测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种磁场感测装置及感测方法。磁场感测装置包括第一异向性磁电阻、第二异向性磁电阻、电流产生器以及运算器。第一异向性磁电阻的磁化方向被设定为第一方向。第二异向性磁电阻的磁化方向被设定为与第一方向相反或相同的第二方向。电流产生器提供电流沿平行于第一方向的方向以流经第一异向性磁电阻及第二异向性磁电阻。运算器依据第一异向性磁电阻两端间的电压差获得第一检测电压，依据第二异向性磁电阻两端间的电压差获得第二检测电压，再针对第一检测电压以及第二检测电压进行算术运算以获得第一磁场检测结果。本发明可有效减少磁场感测装置所需的元件布局面积，有效降低成本。

Description

磁场感测装置及感测方法
技术领域
本发明是有关于一种磁场感测装置及感测方法，且特别是有关于一种利用异向性磁电阻所构成的磁场感测装置及感测方法。
背景技术
随着便携式电子装置的普及，能够感应地磁方向的电子罗盘的技术便受到重视。当电子罗盘应用于体积小的便携式电子装置(如智能手机)时，电子罗盘除了需符合体积小的需求之外，最好还能够达到三轴的感测，这是因为使用者以手握持手机时，有可能是倾斜地握持，且各种不同的握持角度也都可能产生。此外，电子罗盘也可应用于无人机(drone)(例如遥控飞机、遥控直升机等)上。
在现有技术中，一般常利用异向性磁电阻(Anisotropic Magneto-Resistiveresistor,AMR resistor)并通过惠斯登电桥(Wheatstone bridge)架构来进行磁场的感测动作。在惠斯登电桥(Wheatstone full bridge)架构中，需要建构四个异向性磁电阻来进行磁场的感测。也就是说，现有技术的磁场感测装置常需要较大的布局面积，造成生产成本的增加。
发明内容
本发明提供一种磁场感测装置及其检测方法，有效提升磁场感测的精准度、缩小磁场感测装置的体积，并节省成本。
本发明的磁场感测装置包括第一异向性磁电阻、第二异向性磁电阻、电流产生器以及运算器。第一异向性磁电阻的磁化方向被设定为第一方向。第二异向性磁电阻的磁化方向被设定为与第一方向相反或相同的第二方向。当第一异向性磁电阻的电阻值依据受测磁场增大时，第二异向性磁电阻的电阻值对应减小；此外，当第一异向性磁电阻的电阻值依据受测磁场而减小时，第二异向性磁电阻的电阻值对应增大。电流产生器耦接第一异向性磁电阻以及第二异向性磁电阻。电流产生器提供电流沿平行于第一方向的方向以流经第一异向性磁电阻及第二异向性磁电阻。运算器耦接第一异向性磁电阻、第二异向性磁电阻以及电流产生器。运算器依据第一异向性磁电阻两端间的电压差获得第一检测电压，依据第二异向性磁电阻两端间的电压差获得第二检测电压，再针对第一检测电压以及第二检测电压进行算术运算以获得第一磁场检测结果。
在本发明的一实施例中，上述的运算器包括第一运算放大器、第二运算放大器以及算术运算器。第一运算放大器的第一输入端耦接至第一异向性磁电阻的第一端，第一运算放大器的第二端耦接至第一异向性磁电阻的第二端并耦接至参考接地端，第一运算放大器的输出端产生第一检测电压。第二运算放大器的第一输入端耦接至第二异向性磁电阻的第一端，第二运算放大器的第二端耦接至第二异向性磁电阻的第二端并耦接至参考接地端，第二运算放大器的输出端产生第二检测电压。算术运算器耦接第一运算放大器的输出端以及第二运算放大器的输出端，使第二检测电压与第二检测电压进行算术运算以获得第一磁场检测结果。
在本发明的一实施例中，上述的算术运算器为减法器，算术运算为减法运算。
在本发明的一实施例中，上述的电流产生器包括第一电流源以及第二电流源。第一电流源耦接至第一异向性磁电阻的第一端，提供第一电流沿平行于第一方向的方向流经第一异向性磁电阻。第二电流源耦接至第二异向性磁电阻的第一端，提供第二电流沿平行于第一方向的方向流经第二异向性磁电阻。
在本发明的一实施例中，上述的运算器包括第一运算放大器、第二运算放大器以及算术运算器。第一运算放大器的第一输入端耦接至第一异向性磁电阻的第一端，第一运算放大器的第二端耦接至第一异向性磁电阻的第二端以及第二异向性磁电阻的第一端，第一运算放大器的输出端产生第一检测电压。第二运算放大器的第一输入端耦接至第二异向性磁电阻的第一端，第二运算放大器的第二端耦接至第二异向性磁电阻的第二端并耦接至参考接地端，第二运算放大器的输出端产生第二检测电压。算术运算器耦接第一运算放大器的输出端以及第二运算放大器的输出端，使第二检测电压与第二检测电压进行算术运算以获得第一磁场检测结果。
在本发明的一实施例中，上述的电流产生器提供第一电流至第一异向性磁电阻的第一端并使第一电流依据平行于第一方向的方向依序流经第一异向性磁电阻以及第二异向性磁电阻。
在本发明的一实施例中，在上述的第一磁场检测结果产生之后，第一异向性磁电阻的磁化方向被变更为第一方向的反向，第二异向性磁电阻的磁化方向被变更为第二方向的反向，运算器再依据第一异向性磁电阻两端间的电压差获得第三检测电压，依据第二异向性磁电阻两端间的电压差获得第四检测电压，并针对第三检测电压以及第四检测电压进行算术运算以获得第二磁场检测结果。
在本发明的一实施例中，上述的运算器还包括使第一磁场检测结果与第二磁场检测结果进行算术运算以获得第三磁场检测结果。
在本发明的一实施例中，上述的第一异向性磁电阻与第二异向性磁电阻配置在相同的基板上。
在本发明的一实施例中，各第一异向性磁电阻及第二异向性磁电阻包括一铁磁条。铁磁条包括多个串联耦接的短路棒，各短路棒具有锥形端点。
在本发明的一实施例中，磁场感测装置还包括多个磁化方向设定元件，分别配置在该第一异向性磁电阻以及该第一异向性磁电阻旁。磁化方向设定元件用以分别设定第一异向性磁电阻以及第一异向性磁电阻的磁化方向。
本发明的磁场感测方法包括：提供第一异向性磁电阻，并设定其磁化方向为第一方向；提供第二异向性磁电阻，并设定其磁化方向为第二方向，其中第二方向与第一方向相反或相同，且当第一异向性磁电阻的电阻值依据受测磁场增大时，第二异向性磁电阻的电阻值对应减小；当第一异向性磁电阻的电阻值依据受测磁场而减小时，第二异向性磁电阻的电阻值对应增大；提供电流沿平行于第一方向的方向以流经第一异向性磁电阻及第二异向性磁电阻；依据第一异向性磁电阻两端间的电压差以及第二异向性磁电阻两端间的电压差来分别获得第一检测电压以及第二检测电压；以及，针对第一检测电压以及第二检测电压进行算术运算以获得第一磁场检测结果。
基于上述，本发明的实施例提供具有相反或相同的磁化设定方向的第一异向性磁电阻以及第二异向性磁电阻来进行磁场的感测动作，且当第一异向性磁电阻的电阻值依据受测磁场增大时，第二异向性磁电阻的电阻值对应减小；当第一异向性磁电阻的电阻值依据受测磁场而减小时，第二异向性磁电阻的电阻值对应增大。其中，本发明的实施例仅需要通过两个异向性磁电阻即可完成磁场感测动作，有效降低磁场感测装置的电路布局面积，有效降低生产成本。另外，本发明的实施例通过使依据不同电阻变化趋势的异向性磁电阻所产生的检测电压进行算数运算动作，可抵消系统所产生的电性偏移(offset)所可能造成的影响，并可降低环境噪声以及温度变化所产生的电性参数漂移所产生的影响，有效提升磁场感测的准确度。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1示出本发明一实施例的磁场感测装置的示意图。
图2示出本发明另一实施例的磁场感测装置的示意图。
图3示出本发明实施例的磁场检测结果的波形图。
图4示出本发明图2实施例的磁场感测装置的另一感测阶段的动作示意图。
图5示出本发明实施例的第二阶段的磁场检测结果的波形图。
图6示出本发明再一实施例的磁场感测装置的示意图。
图7A以及7B示出本发明不同实施例的异向性磁电阻的布局方法。
图8示出本发明实施例的磁场感测方法的流程图。
附图标号说明：
100、200、600：磁场感测装置；
110、120、210、220、610、620、710、720、730、740：异向性磁电阻；
130、230、630：电流产生器；
140、240、640：运算器；
R1、R2：电阻值；
D1、D2：方向；
I1、I2：电流；
VO：第一磁场检测结果；
VO’：第二磁场检测结果；
V1、V2、V1’、V2’：检测电压；
OP1、OP2：运算放大器；
241、641：算术运算器；
IS1～IS3：电流源；
GND：参考接地电压；
H：受测磁场；
H0：磁场量；
P1～P6：端点；
C1、C2：磁化方向设定元件；
S810～S850：磁场感测方法的步骤。
具体实施方式
请参照图1，图1示出本发明一实施例的磁场感测装置的示意图。磁场感测装置100包括异向性磁电阻110以及120、电流产生器130以及运算器140。异向性磁电阻110串接在电流产生器130以及运算器140之间，在磁场感测装置100进行磁场感测前的一初使时间周期间，异向性磁电阻110的磁化方向并可被设定为方向D1。异向性磁电阻120串接在电流产生器130以及运算器140之间，在磁场感测装置100进行磁场感测前的初使时间周期间，异向性磁电阻120的磁化方向则被可设定为方向D2，其中，方向D1与方向D2相反。
异向性磁电阻110以及120分别提供电阻值R1以及R2。在异向性磁电阻110以及120在未接收外来磁场的影响下，异向性磁电阻110以及120所分别提供的电阻值R1以及R2可以是相同的。而基于异向性磁电阻110以及120所设定的磁化方向是相反的，当异向性磁电阻110以及120接收到外来磁场的影响时，异向性磁电阻110所提供的电阻值R1的变化趋势与异向性磁电阻120所提供的电阻值R2的变化趋势是相反的。具体来说明，当异向性磁电阻110所提供的电阻值R1因外来磁场的影响而增加时，异向性磁电阻120所提供的电阻值R2会对应减小。相对的，当异向性磁电阻110所提供的电阻值R1因外来磁场的影响而减小时，异向性磁电阻120所提供的电阻值R2会对应增大。
电流产生器130提供电流I1沿方向D1以流经异向性磁电阻110，并提供电流I2沿平行于方向D1的方向以流经异向性磁电阻120。此外，运算器140则耦接至异向性磁电阻110的两端点，以及耦接至异向性磁电阻120的两端点。运算器140并依据异向性磁电阻110两端点间的电压差来产生第一检测电压，且依据异向性磁电阻120两端点间的电压差来产生第二检测电压，再通过使第一检测电压以及第二检测电压进行算数运算来产生第一磁场检测结果VO。
关于磁场感测的动作细节，磁场感测装置100进行磁场感测动作时，异向性磁电阻110、120所提供的电阻值R1以及R2会随着受测磁场在方向H(其中方向H垂直于异向性磁电阻110、120的延伸方向)上的分量而产生变化。举例来说明，当受测磁场在方向H的分量不为0时，异向性磁电阻110所提供的电阻值R1可变更为R+ΔR，异向性磁电阻120所提供的电阻值R1则变更为R-ΔR。通过电流产生器130所提供电流I1以及I2，异向性磁电阻110的两端电压差可随受测磁场的强度增大而变大，同时，异向性磁电阻120的两端电压差可随受测磁场的强度增大而变小。依据异向性磁电阻110以及120的两端电压差，运算器140可分别获得第一检测电压以及第二检测电压。并且，针对第一检测电压以及该第二检测电压进行算术运算(例如减法运算)，运算器140可获得第一磁场检测结果VO。
由上述的说明可以得知，当受测磁场H增大时，异向性磁电阻110的两端电压差逐渐增大而异向性磁电阻120的两端电压差逐渐减小，因此，通过比较异向性磁电阻110的两端电压差以及异向性磁电阻120的两端电压差的变化趋势，就可以得知受测磁场的变化趋势，并反应在第一磁场检测结果VO上。
在本实施例中，电流产生器130所提供的电流I1以及I2的电流值大小可以是相同的。电流产生器130的建构方式，可以通过电流镜(current mirror)电路依据镜射一个预设的参考电流来分别产生电流I1以及I2。当然，上述的电流产生器130的建构方式仅只是一个范例，不用以限缩本发明的范畴。凡本领域技术人员所熟知的电流产生电路皆可应用以设计本发明的电流产生器130。
在本实施例中，异向性磁电阻110以及120可以设置在相同的基板上。而上术的基板的材质可以是硅、玻璃或其他任意可以机械性支撑磁场感测装置100的材质。在本发明一实施例中，感测装置100可以设置在半导体芯片上，并通过集成电路的设计方式来形成。
以下请参照图2，图2示出本发明另一实施例的磁场感测装置的示意图。磁场感测装置200包括异向性磁电阻210、220、电流产生器230以及运算器240。在本实施例中，电流产生器230包括电流源IS1以及IS2，并依据方向D1分别提供电流I1、I2流向异向性磁电阻210以及220。运算器240则包括运算放大器OP1以及OP2以及算术运算器241，其中，运算放大器OP1的正输入端耦接至异向性磁电阻210的第一端，运算放大器OP1的负输入端则耦接至异向性磁电阻210的第二端，并借以检测异向性磁电阻210的两端间的电压差。运算放大器OP2的正输入端耦接至异向性磁电阻220的第一端，运算放大器OP2的负输入端则耦接至异向性磁电阻220的第二端，并借以检测异向性磁电阻220的两端间的电压差。另外，运算放大器OP1、OP2的负输入端另耦接至参考接地端GND。
算术运算器241则耦接至运算放大器OP1以及OP2的输出端，接收运算放大器OP1以及OP2所分别产生的第一检测电压V1以及第二检测电压V2，并针对第一检测电压V1以及第二检测电压V2进行减法运算以产生第一磁场检测结果VO。
关于磁场感测装置200的动作细节，在进行感测动作前的初始时间中，可先针对异向性磁电阻210、220的磁化方向进行设定，并使异向性磁电阻210、220的磁化方向相反。在本实施例中，异向性磁电阻210的磁化方向被设定为方向D1，异向性磁电阻220的磁化方向则被设定为方向D2。在完成磁化方向的设定动作后，异向性磁电阻210、220的磁化方向设定动作可以被停止，并开始进行磁场的感测动作。
依据受测磁场H，异向性磁电阻210、220所分别提供的电阻值R1以及R2依据相反趋势产生变化，例如，当异向性磁电阻210所提供的电阻值R1增大时，异向性磁电阻220所提供的电阻值R2对应减小时，或者，当异向性磁电阻210所提供的电阻值R1减小时，异向性磁电阻220所提供的电阻值R2对应增大时。附带一提的，当受测磁场H等于0时，异向性磁电阻210、220所分别提供的电阻值R1以及R2维持等于初始时的状态。
在此同时，电流产生器230中的电流IS1以及IS2依据方向D1分别提供电流I1以及I2以流经异向性磁电阻210以及220。运算放大器OP1以及OP2并分别获取异向性磁电阻210以及220两端点间的电压差，并针对所接收的电压差进行放大以分别产生第一检测电压V1以及第二检测电压V2。算术运算器241则使第一检测电压V1减去第二检测电压V2以产生第一磁场检测结果VO。
以下请同步参照图2以及图3，其中图3示出本发明实施例的磁场检测结果的波形图。在图3中，纵轴为第一磁场检测结果VO的电压值，而横轴则为受测磁场H的大小。在受测磁场H介于固定的范围中时，异向性磁电阻210以及220所分别提供的电阻值R1以及R2与受测磁场H呈线性关系，且电阻值R1与受测磁场H呈正相关，电阻值R2与受测磁场H则呈负相关。
在图3中，当受测磁场H等于H0时，运算放大器OP1所产生的第一检测电压V1＝V+ΔV而运算放大器OP1所产生的第二检测电压V2＝V–ΔV，其中V为基准电压(即为当受测磁场H等于0时运算放大器OP1、OP2所产生的电压)。通过使第一检测电压V1与第二检测电压V2相减，即可获得第一磁场检测结果VO＝V+ΔV–(V–ΔV)＝2×ΔV。
由上述的说明可以得知，本发明实施例提供异向性磁电阻210以及220来取得第一、第二检测电压V1、V2，并通过使第一、第二检测电压V1、V2的相减动作来产生第一磁场检测结果VO，如此一来，环境噪声对磁场感测装置200所造成的影响可以被降低，并提升检测结果的准确度。
以下请参照图4，图4示出本发明图2实施例的磁场感测装置的另一感测阶段的动作示意图。为提升磁场感测的准确度，在图4实施例中通过再一阶段的感测动作以产生更准确的第二磁场检测结果VO’。
在图4中，当第一磁场检测结果VO产生后，可针对异向性磁电阻210以及220的磁化方向进行下一次的设定，并使异向性磁电阻210以及220的磁化方向分别改变为相反的方向D2以及方向D1。在完成异向性磁电阻210以及220的磁化方向的调整后，电流产生器230再次提供电流I1以及I2依方向D1以分别流经异向性磁电阻210以及220。接着，运算放大器OP1以及OP2可分别依据异向性磁电阻210以及220的两端间的电压差以产生第一检测电压V1’以及第二检测电压V2’，而算术运算器241则可使第一检测电压V1’以及第二检测电压V2’执行减法运算以产生第二磁场检测结果VO’。
以下请同步参照图4以及图5，其中图5示出本发明实施例的第二阶段的磁场检测结果的波形图。在图5中，纵轴为第一磁场检测结果VO的电压值，而横轴则为受测磁场H的大小。在受测磁场H介于固定的范围中时，异向性磁电阻210以及220所分别提供的电阻值R1以及R2与受测磁场H呈线性关系。而与图3不相同的，在图5中，电阻值R1与受测磁场H呈负相关，电阻值R2与受测磁场H则呈正相关。
在图5中，当受测磁场H等于H0时，运算放大器OP1所产生的第一检测电压V1’＝V+ΔV而运算放大器OP1所产生的第二检测电压V2’＝V-ΔV，其中V为基准电压。通过使第一检测电压V1’与第二检测电压V2’相减，即可获得第二磁场检测结果VO’＝V-ΔV–(V+ΔV)＝-2×ΔV。接着，运算电路240并使第一磁场检测结果VO与第二磁场检测结果VO’进行再一次的减法运算，并可获得等于4×ΔV的第三磁场检测结果。
在此请注意，通过使第一磁场检测结果VO与第二磁场检测结果VO’进行再一次的减法运算，运算放大器OP1以及OP2的直流电压偏移(DC offset)所产生的影响可以有效的获得补偿，并使磁场检测结果的准确度更为提升。
附带一提的，上述的运算放大器OP1、OP2的正、负输入端与异向性磁电阻210以及220的端点连接关系是可以被变更的。举例来说明，图2、图4中的运算放大器OP2的正、负输入端可以交换，并且，算术运算器241则可对应变更为加法器，如此一来，磁场感测装置200还是可以产生相同的磁场检测结果。也就是说，本领域具技术人员可以依据上述的原理进行运算放大器OP1、OP2与异向性磁电阻210以及220的端点连接关系以及算术运算器241所操作的算术运算进行调整，并使本实施可具以实施。
以下请参照图6，图6示出本发明再一实施例的磁场感测装置的示意图。磁场感测装置600包括异向性磁电阻610、620、电流产生器630以及运算器640。运算器640并包括运算放大器OP1、OP2以及算术运算器641。与前述实施例不同的，本发明实施例中的异向性磁电阻610、620相互串联耦接，其中，异向性磁电阻610的第一端耦接至电流产生器630以及运算放大器OP1的正输入端，异向性磁电阻610的第二端耦接至运算放大器OP1的负输入端，并耦接至异向性磁电阻620的第一端。另外，异向性磁电阻620的第一端并耦接至运算放大器OP2的正输入端，而异向性磁电阻620的第二端则耦接至运算放大器OP2的负输入端以及参考接地端GND。
基于异向性磁电阻610、620相互串联耦接的条件下，电流产生器630仅需单一电流源IS3以产生电流I1。电流产生器630并依据方向D1传送电流I1依序流经异向性磁电阻610以及620。基于本实施例的架构，通过设定具有相反磁化方向的异向性磁电阻610、620，并通过前述的一阶段或二阶段的磁场感测方法，本发明实施例的磁场感测装置600可通过算术运算器641的算术运算来获得磁场检测结果。
以下请参照图7A以及7B，图7A以及7B示出本发明不同实施例的异向性磁电阻的布局方法。其中，异向性磁电阻710以及720可以是具有理发店招牌(barber pole)状结构，也就是其表面设有相对于异向性磁电阻710、720的延伸方向倾斜45度延伸的多个短路棒SB(electrical shorting bar)，这些短路棒彼此相间隔且平行地设置于铁磁膜FF(ferromagnetic film)上，而铁磁膜FF为异向性磁电阻710、720的主体，其延伸方向即为异向性磁电阻FF的延伸方向。此外，铁磁膜FF的相对两端可制作成尖端状。
在图7A中，异向性磁电阻710以及异向性磁电阻720可分隔进行配置。其中，异向性磁电阻710配置在磁化方向设定元件C1上，异向性磁电阻720则配置在磁化方向设定元件C2上，并且，异向性磁电阻710耦接在端点P2以及端点P2间，异向性磁电阻720则耦接在端点P2以及端点P1间。图7A的异向性磁电阻710、720可分别应用于本发明图2实施例的异向性磁电阻210、220，其中的端点P1可耦接至运算放大器OP2的正输入端并接收电流I2，端点P3可耦接至运算放大器OP1的正输入端并接收电流I1，而端点P2则可耦接至参考接地端GND以及运算放大器OP1、OP2的负输入端。此外，图7A的异向性磁电阻710、720也可分别应用于本发明图6实施例的异向性磁电阻610、620，其中的端点P2可耦接至运算放大器OP1的负输入端以及运算放大器OP2的正输入端，端点P3可耦接至运算放大器OP1的正输入端并接收电流I1，而端点P1则可耦接至参考接地端GND以及运算放大器OP2的负输入端。磁化方向设定元件C1、C2例如是线圈、导线或导体，其可分别通过通电流产生平行于铁磁膜FF的延伸方向、通过铁磁膜FF且方向相反的两个的磁场，以将异向性磁电阻710、720的磁化方向分别设定为方向D1与方向D2。
在图7B中，异向性磁电阻730以及异向性磁电阻740则可交错进行配置。其中，部分的异向性磁电阻730以及部分的异向性磁电阻740交错配置在磁化方向设定元件C1，另一部分的异向性磁电阻730以及另一部分的异向性磁电阻740交错配置在磁化方向设定元件C2。异向性磁电阻730耦接在端点P5以及端点P6间，异向性磁电阻720则耦接在端点P5以及端点P4间。值得注意的，配置在相同磁化方向设定元件中的部分异向性磁电阻730以及部分异向性磁电阻740其短路棒的方向是互补的，而配置在相异磁化方向设定元件的部分异向性磁电阻730(或异向性磁电阻740)其短路棒的方向是互补的。
图7B中的异向性磁电阻730以及异向性磁电阻740同样可应用于本发明图2、图6实施例的磁场感测装置200、600中。应用在磁场感测装置200时，端点P4可耦接至运算放大器OP2的正输入端并接收电流I2，端点P6可耦接至运算放大器OP1的正输入端并接收电流I1，而端点P5则可耦接至参考接地端GND以及运算放大器OP1、OP2的负输入端。应用在磁场感测装置600时，端点P5可耦接至运算放大器OP1的负输入端以及运算放大器OP2的正输入端，端点P6可耦接至运算放大器OP1的正输入端并接收电流I1，而端点P4则可耦接至参考接地端GND以及运算放大器OP2的负输入端。
以下请参照图8，图8示出本发明实施例的磁场感测方法的流程图。步骤S810提供第一异向性磁电阻，并设定其磁化方向为第一方向，步骤S820则提供第二异向性磁电阻，并设定其磁化方向为第二方向，其中第二方向与第一方向相反。接着，步骤S830并提供电流沿第一方向以流经第一异向性磁电阻及第二异向性磁电阻。步骤S840则依据第一异向性磁电阻两端间的电压差以及第二异向性磁电阻两端间的电压差来分别获得第一检测电压以及第二检测电压，并在步骤S850针对第一检测电压以及第二检测电压进行算术运算以获得第一磁场检测结果。
关于上述步骤的实施细节在前述的多个实施例中已有详尽的说明，以下恕不多赘述。
请再参照图7A与图7B，上述的实施例中异向性磁电阻710与720的磁场设定方向是以两个相反的方向D1与D2为例，但在另一实施例中，可将图7A的异向性磁电阻720的短路棒SB方向改成图7B的标号740右边的异向性磁电阻740的短路棒SB方向(即和原本相差90度，但短路棒SB的延伸方向都是与铁磁膜FF的延伸方向夹45度)。关于异向性磁电阻的特性，当外在磁场固定时，而短路棒旋转90度时，异向性磁电阻的电阻值会从原本的增加一个ΔR值变成减少ΔR值，或从原本的减少一个ΔR值变成增加ΔR值，而ΔR值与垂直于铁磁膜FF的外在磁场的分量的大小对应；当磁场设定方向变成反向时，也会有此情形；然而，当铁磁膜FF的电流的方向相反时，则不会有此情形，而是异向性磁电阻的电阻值变化方向维持不变。因此，在此另一实施例中，由于将图7A的异向性磁电阻720的短路棒SB方向改成图7B的标号740右边的异向性磁电阻740的短路棒SB方向，也就是异向性磁电阻210的短路棒SB的延伸方向与异向性磁电阻SB的短路棒SB的延伸方向垂直，此时对异向性磁电阻710的磁场设定方向(方向D1)与对异向性磁电阻720的磁场设定方向(方向D2)可变更成同向，也就是方向D1与方向D2都朝图7A的左方，或方向D1与方向D2都朝图7A的右方，如此仍然可使异向性磁电阻710、720对应于受测磁场H的电阻值变化方向相反而变化大小实质上相同，例如两者的电阻值变化分别为ΔR与-ΔR。而在又一实施例中，在下一时刻，更可使异向性磁电阻710、720的磁场设定方向变为反向，例如方向D1与D2原本都朝左改成都朝右，或方向D1与D2原本都朝右改成都朝左。
综上所述，本发明的实施例提供成对的第一异向性磁电阻及第二异向性磁电阻，并通过设定第一异向性磁电阻及第二异向性磁电阻具有相反或相同的磁化方向，且当第一异向性磁电阻的电阻值依据受测磁场增大时，第二异向性磁电阻的电阻值对应减小；当第一异向性磁电阻的电阻值依据受测磁场而减小时，第二异向性磁电阻的电阻值对应增大。此外，再通过检测第一异向性磁电阻及第二异向性磁电阻接收相同电流所产生的电压差以计算出磁场检测结果。如此一来，本发明仅需成对的第一异向性磁电阻及第二异向性磁电阻即可完成磁场感测动作，有效减少磁场感测装置所需的元件布局面积，有效降低成本。另外，通过针对成对异向性磁电阻的电压差进行算术运算可有效降低环境噪声对感测结果造成的影响，并且，电路元件的直流偏移以及温度造成的电性漂移也可以一并获得补偿，提升感测结果的准确度。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (17)

1.一种磁场感测装置，其特征在于，包括：
第一异向性磁电阻，其磁化方向被设定为第一方向；
第二异向性磁电阻，其磁化方向被设定为第二方向，其中所述第二方向与所述第一方向相反或相同，且当所述第一异向性磁电阻的电阻值依据受测磁场增大时，所述第二异向性磁电阻的电阻值对应减小，当所述第一异向性磁电阻的电阻值依据受测磁场而减小时，所述第二异向性磁电阻的电阻值对应增大；
电流产生器，耦接所述第一异向性磁电阻以及所述第二异向性磁电阻，提供电流沿平行于所述第一方向的方向以流经所述第一异向性磁电阻及所述第二异向性磁电阻；以及
运算器，耦接所述第一异向性磁电阻、所述第二异向性磁电阻以及所述电流产生器，依据所述第一异向性磁电阻两端间的电压差获得第一检测电压，依据所述第二异向性磁电阻两端间的电压差获得第二检测电压，再针对所述第一检测电压以及所述第二检测电压进行算术运算以获得第一磁场检测结果。
2.根据权利要求1所述的磁场感测装置，其特征在于，所述运算器包括：
第一运算放大器，其第一输入端耦接至所述第一异向性磁电阻的第一端，所述第一运算放大器的第二端耦接至所述第一异向性磁电阻的第二端并耦接至参考接地端，所述第一运算放大器的输出端产生所述第一检测电压；
第二运算放大器，其第一输入端耦接至所述第二异向性磁电阻的第一端，所述第二运算放大器的第二端耦接至所述第二异向性磁电阻的第二端并耦接至所述参考接地端，所述第二运算放大器的输出端产生所述第二检测电压；以及
算术运算器，耦接所述第一运算放大器的输出端以及所述第二运算放大器的输出端，使所述第一检测电压与所述第二检测电压进行所述算术运算以获得第一磁场检测结果。
3.根据权利要求2所述的磁场感测装置，其特征在于，所述算术运算器为减法器，所述算术运算为减法运算。
4.根据权利要求2所述的磁场感测装置，其特征在于，所述电流产生器包括：
第一电流源，耦接至所述第一异向性磁电阻的第一端，提供第一电流沿平行于所述第一方向的方向流经所述第一异向性磁电阻；以及
第二电流源，耦接至所述第二异向性磁电阻的第一端，提供第二电流沿平行于所述第一方向的方向流经所述第二异向性磁电阻。
5.根据权利要求1所述的磁场感测装置，其特征在于，所述运算器包括：
第一运算放大器，其第一输入端耦接至所述第一异向性磁电阻的第一端，所述第一运算放大器的第二端耦接至所述第一异向性磁电阻的第二端以及所述第二异向性磁电阻的第一端，所述第一运算放大器的输出端产生所述第一检测电压；
第二运算放大器，其第一输入端耦接至所述第二异向性磁电阻的第一端，所述第二运算放大器的第二端耦接至所述第二异向性磁电阻的第二端并耦接至参考接地端，所述第二运算放大器的输出端产生所述第二检测电压；以及算术运算器，耦接所述第一运算放大器的输出端以及所述第二运算放大器的输出端，使所述第一检测电压与所述第二检测电压进行所述算术运算以获得第一磁场检测结果。
6.根据权利要求5所述的磁场感测装置，其特征在于，所述电流产生器提供第一电流至所述第一异向性磁电阻的第一端并使所述第一电流依据平行于所述第一方向的方向依序流经所述第一异向性磁电阻以及所述第二异向性磁电阻。
7.根据权利要求1所述的磁场感测装置，其特征在于，在所述第一磁场检测结果产生之后，所述第一异向性磁电阻的磁化方向被变更为所述第一方向的反向，所述第二异向性磁电阻的磁化方向被变更为所述第二方向的反向，所述运算器再依据所述第一异向性磁电阻两端间的电压差获得第三检测电压，依据所述第二异向性磁电阻两端间的电压差获得第四检测电压，并针对所述第三检测电压以及所述第四检测电压进行所述算术运算以获得第二磁场检测结果。
8.根据权利要求7所述的磁场感测装置，其特征在于，所述运算器还包括使所述第一磁场检测结果与所述第二磁场检测结果进行所述算术运算以获得第三磁场检测结果。
9.根据权利要求1所述的磁场感测装置，其特征在于，所述第一异向性磁电阻与所述第二异向性磁电阻配置在相同的基板上。
10.根据权利要求1所述的磁场感测装置，其特征在于，还包括：
多个磁化方向设定元件，分别配置在所述第一异向性磁电阻以及所述第二异向性磁电阻旁，以分别设定所述第一异向性磁电阻以及所述第二异向性磁电阻的磁化方向。
11.一种磁场感测方法，其特征在于，包括：
提供第一异向性磁电阻，并设定其磁化方向为第一方向；
提供第二异向性磁电阻，并设定其磁化方向为第二方向，其中所述第二方向与所述第一方向相反或相同，且当所述第一异向性磁电阻的电阻值依据受测磁场增大时，所述第二异向性磁电阻的电阻值对应减小，当所述第一异向性磁电阻的电阻值依据受测磁场而减小时，所述第二异向性磁电阻的电阻值对应增大；
提供电流沿平行于所述第一方向的方向以流经所述第一异向性磁电阻及所述第二异向性磁电阻；
依据所述第一异向性磁电阻两端间的电压差以及所述第二异向性磁电阻两端间的电压差来分别获得第一检测电压以及第二检测电压；以及
针对所述第一检测电压以及所述第二检测电压进行算术运算以获得第一磁场检测结果。
12.根据权利要求11所述的磁场感测方法，其特征在于，依据所述第一异向性磁电阻两端间的电压差以及所述第二异向性磁电阻两端间的电压差来分别获得所述第一检测电压以及所述第二检测电压的步骤包括：
提供第一运算放大器以接收所述第一异向性磁电阻两端的电压，并依据所述第一异向性磁电阻两端的电压差以产生所述第一检测电压；以及
提供第二运算放大器以接收所述第二异向性磁电阻两端的电压，并依据所述第二异向性磁电阻两端的电压差以产生所述第二检测电压。
13.根据权利要求11所述的磁场感测方法，其特征在于，提供电流沿平行于所述第一方向的方向以流经所述第一异向性磁电阻及所述第二异向性磁电阻的方法包括：
提供第一电流沿平行于所述第一方向的方向以流经所述第一异向性磁电阻；以及
提供第二电流沿平行于所述第一方向的方向以流经所述第二异向性磁电阻。
14.根据权利要求11所述的磁场感测方法，其特征在于，提供电流沿平行于所述第一方向的方向以流经所述第一异向性磁电阻及所述第二异向性磁电阻的方法包括：
提供第一电流沿平行于所述第一方向的方向依序流经所述第一异向性磁电阻及所述第二异向性磁电阻。
15.根据权利要求11所述的磁场感测方法，其特征在于，在所述第一磁场检测结果产生之后，还包括：
变更所述第一异向性磁电阻的磁化方向为所述第一方向的反向；
变更所述第二异向性磁电阻的磁化方向为所述第二方向的反向；
提供电流沿平行于所述第一方向的方向以流经所述第一异向性磁电阻及所述第二异向性磁电阻；
依据所述第一异向性磁电阻两端间的电压差以及所述第二异向性磁电阻两端间的电压差以分别获得第三检测电压以及第四检测电压；以及
针对所述第三检测电压以及所述第四检测电压进行所述算术运算以获得第二磁场检测结果。
16.根据权利要求15所述的磁场感测方法，其特征在于，还包括：
使所述第一磁场检测结果与所述第二磁场检测结果进行所述算术运算以获得第三磁场检测结果。
17.根据权利要求11所述的磁场感测方法，其特征在于，所述第一异向性磁电阻与所述第二异向性磁电阻配置在相同的基板上。
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