CN108226822A - 磁性传感器电路和系统及用于形成磁性传感器电路的方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及磁性传感器电路和系统及用于形成磁性传感器电路的方法。例如，一种传感器电路包括第一磁阻器。第一磁阻器具有第一电阻传递函数。此外，传感器电路包括第二磁阻器。第二磁阻器具有第二电阻传递函数。第二电阻传递函数不同于第一电阻传递函数。第一磁阻器和第二磁阻器串联在传感器电路的第一电源端子和传感器电路的第二电源端子之间。

Description

磁性传感器电路和系统及用于形成磁性传感器电路的方法

技术领域

本公开的示例涉及磁性传感器电路和系统以及用于形成包括磁阻结构的磁性传感器电路的方法。

背景技术

磁阻效应基于多种不同的物理现象。所有这些现象的共性在于：电阻元件的电阻可通过穿透电阻元件的磁场来改变。利用磁阻效应的技术有时被称为“xMR技术”，其中“x”表示本文可解决的许多效应，仅举几个例子，如巨磁阻(GMR)效应、隧道磁阻(TMR)效应或者各向异性磁阻(AMR)效应。xMR效应可以应用于各种基于场的传感器，例如用于测量旋转、角度等。

然而，施加于传感器的诸如大磁场强度的外部效应可以在传感器执行的测量中引起误差并且会使得传感器操作不太可靠。这在与安全相关的应用中尤其严重。因此，需要提高磁性传感器的操作可靠性和/或精度。这种需求可以通过根据本公开的实施例来解决。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种传感器电路。该传感器电路包括第一磁阻器。第一磁阻器具有第一电阻传递函数(resistance transfer function)。此外，传感器电路包括第二磁阻器。第二磁阻器具有第二电阻传递函数。第二电阻传递函数不同于第一电阻传递函数。第一磁阻器和第二磁阻器串联连接在传感器电路的第一电源端子和传感器电路的第二电源端子之间。

根据本发明的第二方面，提供了一种磁性传感器桥电路。该磁性传感器桥电路包括第一磁阻涡流传感器元件和第二磁阻涡流传感器元件。第一和第二磁阻涡流传感器元件串联连接。此外，磁性传感器桥电路包括第三磁阻涡流传感器元件和第四磁阻涡流传感器元件。第三和第四磁阻涡流传感器元件串联连接。第一第三磁阻涡流传感器元件连接至磁性传感器桥电路的第一电源端子。第二和第四磁阻涡流传感器元件连接至磁性传感器桥电路的不同的第二电源端子。第一和第四磁阻涡流传感器元件具有第一电阻传递函数，其具有第一饱和范围。第二和第三磁阻涡流传感器元件具有第二电阻传递函数，其具有不同的第二饱和范围。此外，磁性传感器桥电路包括监控电路，其被配置为监控第一和第二磁阻涡流传感器元件的公共端子与第三和第四磁阻涡流传感器元件的公共端子之间的电压。监控电路被配置为在电压改变大于预定阈值的情况下生成输出信号。

根据本公开的第三方面，提供了一种传感器系统。该传感器系统包括第一磁性传感器桥电路。第一磁性传感器桥电路包括第一磁阻涡流传感器元件和第二磁阻涡流传感器元件。第一和第二磁阻涡流传感器元件串联连接。此外，第一磁性传感器桥电路包括第三磁阻涡流传感器元件和第四磁阻涡流传感器元件。第三和第四磁阻涡流传感器元件串联连接。第一和第三磁阻涡流传感器元件连接至传感器系统的第一电源端子。第二和第四磁阻涡流传感器元件连接至传感器系统的不同的第二电源端子。第一和第四磁阻涡流传感器元件具有第一电阻传递函数，其具有第一饱和范围。此外，传感器系统包括接近第一磁性传感器桥电路定位的第二磁性传感器桥电路。第二磁性传感器桥电路包括第五磁阻涡流传感器元件和第六磁阻涡流传感器元件。第五和第六磁阻涡流传感器元件串联连接。此外，第二磁性传感器桥电路包括第七磁阻涡流传感器元件和第八磁阻涡流传感器元件。第七和第八磁阻涡流传感器元件串联连接。第五和第七磁阻涡流传感器元件连接至传感器系统的第三电源端子。第六和第八磁阻涡流传感器元件连接至传感器系统的不同的第四电源端子。第五和第八磁阻涡流传感器元件具有第二电阻传递函数，其具有不同的第二饱和范围。此外，传感器系统包括监控电路，其被配置为监控传感器系统的第一测试端子和第二测试端子之间的电压，并且在电压改变大于预定阈值的情况下生成输出信号。

根据本公开的第四方面，提供了一种用于形成传感器电路的方法。该方法包括：形成具有第一电阻传递函数的第一磁阻器。此外，该方法包括：形成具有第二不同电阻传递函数的第二磁阻器。此外，该方法包括：在传感器电路的第一和第二电源端子之间串联连接第一和第二磁阻器。

附图说明

以下将仅通过示例并参照附图描述装置和/或方法的一些示例，其中：

图1示出了自由层处于磁涡流状态的TMR底部自旋阀BSV结构的分解图示例；

图2示出了磁阻器的示意性电阻传递函数；

图3示出了传感器电路的示意图；

图4示出了根据设备直径的TMR磁阻器的湮没场(annihilation field)强度、成核场(nucleation field)强度和最小电阻的曲线；

图5示出了磁性传感器桥电路的示意图；

图6示出了另一磁性传感器桥电路；

图7a示出了保持为涡流状态的单个电阻器元件的示意性电阻传递函数；

图7b示出了可以被驱动离开涡流状态的单个电阻器元件的示意性电阻传递函数；

图7c在上部曲线中示出了第一和第二电阻传递函数并且在下部曲线中示出了第一和第二电阻传递函数之间的差值；

图8示出了传感器系统的示意图；

图9示出了另一传感器系统的示意图；以及

图10示出了用于形成传感器电路的方法的流程图。

具体实施方式

现在将参照示出一些示例的附图更加完整地描述各个示例。在附图中，可以为了清楚而放大线、层和/或区域的厚度。

因此，虽然又一些示例能够进行各种修改和替换形式，但在附图中示出一些具体示例并将随后将详细进行描述。然而，这种详细描述不将又一些示例限于所描述的具体形式。又一些示例可以覆盖落入本公开范围内的所有修改、等效和替换。类似的符号在附图的描述中表示类似或元件，当相互比较并提供相同或相似功能时可以相同或以修改形式来实施。

将理解，当元件表示为“连接”或“耦合”至另一元件时，这些元件可以直接连接或耦合，或者经由一个或多个中间元件连接或耦合。如果两个元件A和B使用“或”组合，则这被理解为公开所有的可能组合，即，仅A、仅B以及A和B。用于相同组合的替换表述为“A和B中的至少一个”。这同样适用于多于两个的元件的组合。

为了描述具体示例在本文使用的术语不用限于又一些示例。不论什么时候使用诸如“一个”和“该”的单数形式并且明确或暗示强制仅使用单个元件，又一些示例还可以使用多个元件来实施相同的功能。类似地，当功能被随后描述为使用多个元件来实施时，又一些示例可以使用单个元件或处理实体来实施相同功能。将进一步理解，术语“包括”和/或“包含”用于指定所提特征、整数、步骤、操作、处理、动作、元件和/或部件的存在，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、处理、动作、元件、部件和/或它们的组。

除非另有指定，否则本文使用的所有术语(包括技术和科技术语)具有示例所属领域的普通含义。

图1示出了隧道磁阻TMR磁阻器100的示例，其还已知为自旋阀或底部自旋阀(BSV)。TMR磁阻器100具有布置在公共衬底(未示出)上的交替铁磁层和非铁磁层的叠层110。如果在笛卡尔坐标系统中用成对的垂直坐标轴x、y和z来描述，则每一层都在由x和y轴扩展的平面中横向地延伸。层在z方向上的(垂直)扩展可以被描述为层厚度t。

从下往上，TMR磁阻器100包括反铁磁钉扎(pinning)层111和铁磁钉扎层112。钉扎层111和钉扎层112之间的接触诱发已知为交换偏置效应的效应，使得钉扎层112的磁化在优选方向上对齐。钉扎层112显示出线性磁通图案，其在图1的示例中平行于x方向。TMR磁阻器100还包括耦合层113。耦合层113可以是反磁性的，并且例如包括钌、铱、铜和/或铜合金和类似材料。耦合层113空间地将钉扎层112与磁性(例如，铁磁)参考层114分离。使用这种设置，参考层114的磁化可以对准并保持在与钉扎层112的磁化反向平行的方向(例如，负x方向)。以这种方式，参考层114可以具有直线参考磁化。穿过参考层114行进的磁场线可以相互平行，并且在负x方向上定向。参考层114的直接参考磁化可以是永久的。TMR磁阻器100还包括隧道阻挡115，其是电绝缘的并且将磁性参考层114与磁性(例如，铁磁)自由层116分离。

在一些实施例中，自由层116、参考层114和钉扎层112可以包括铁、钴或镍，并且在又一些实施例中包括这些材料的合金。合金还可以包括非铁磁材料，例如碳、硼、氮和氧，其中铁磁材料组成相应层的材料组成的至少50％。例如，层可以包括钴-铁(CoFe、CoFeB)或镍-铁(NiFe)合金。相反，钉扎层112例如可以包括铱、镁、铂和/或包括这些材料的合金。

在图1中，自由层116是圆形，或者换句话说具有盘状结构。盘具有直径d，其例如可以在几百nm至10μm的范围内。盘进一步具有厚度t，其在例如10nm至300nm的范围内。厚度可以超过参考层114的厚度的至少3倍。假设具有旋转对称结构的层可导致在自由层116中自发形成闭合的通量磁化图案(例如，涡流磁化图案)。也就是说，自由层116可以被配置为自发地在其内部生成涡流磁化图案。根据自由层116的精确形状，闭合通量磁化图案例如可以至少部分地包括Landau图案、圆周图案、涡流图案或者前述图案的任何组合。Landau图案至少部分地包括多边形闭合形状，而圆周图案可以包括更平滑、更圆化的闭合形状。(纯)涡流磁化图案可以本质上是圆形的。

面内闭合通量磁化图案可以包括前述提到的图案的任何组合。此外，磁化图案的闭合磁化线可以完全根据任何前述图案来成形，但是还可以包括跟随不同的闭合通量磁化图案的部分。不同类型的闭合通量磁化图案还可以统称为涡流或涡流磁化图案。可以通过在例如30nm至300nm的范围内选择盘厚度t并且在例如500nm和10μm之间选择盘直径d来得到涡流状态(例如，当在自由层116中存在涡流磁化图案时的状态)。在正在消失的(外部施加的)磁场中，涡流的中心可以基本位于自由层116的中心，使得自由层116的净磁化基本消失。

在一些示例中，xMR结构(例如，TMR磁阻器100)的磁性自由层是中心对称的形状。换句话说，这种形状可以起因于在平行于z方向的中心轴周围旋转预定角度，并且例如包括等角多边形、等边多边形或正多边形(三角形、正方形、六边形等)或椭圆形。由此可有利于自发涡流形成。

本公开的传感器电路、磁性传感器桥电路和/或传感器系统的示例可以包括图1的磁阻器100和/或类似的磁阻器(例如，涡流自旋阀结构)。涡流自旋阀结构不限于TMR效应。本公开的其他示例可以包括巨磁阻(GMR)结构和/或基于其他xMR效应的结构。磁阻器100可以对应于由本公开的至少一些实施例使用的磁阻涡流传感器元件。

在操作中或者当耦合至电路时，如果应用恒定的外部施加磁场，则电荷可以预定量从隧道阻挡115的一端传到另一端。TMR效应是当外部施加的磁场的强度和/或方向改变时穿过隧道阻挡115的电荷量的改变的量子物理现象。这种效应可以源于通过改变外部磁场引发的自由层116的磁化的方向改变。以这种方式，TMR磁阻器100的第一和第二端子(图1中未示出)之间的电阻可以取决于外部施加的磁场(例如，取决于其强度和/或方向)。例如，第一端子可以包括接触自由层116的第一电极，并且第二端子可以包括接触参考层114的第二电极。然后，第一和第二端子之间的电阻可以称为TMR磁阻器100的电阻。此外，固定电阻(不随着外部施加的磁场而改变)的电阻器可以耦合在TMR磁阻器100的第一和第二端子之间。这可以将磁阻器100的电阻偏移固定的偏移量而达到更高值。

可以通过磁阻器的电阻传递函数来描述磁阻器(例如，TMR磁阻器100)的电阻对外部施加的磁场H的依赖性。可以描述存在涡流状态的状况的邻接参数是成核场H_n和湮没场H_an，涡流在成核场H_n中成核(例如，在自由层116中生成)，并且涡流在湮没场H_an中毁灭(例如，在自由层116中去除)。

图2示出了磁阻器的示意性电阻传递函数200，其示出了涡流特性成核场H_n和湮没场H_an。绘制了磁阻器的电阻R相对于外部施加的磁场H。引起电阻增加的正磁场H表示相对于磁阻器的磁性参考层的参考磁化为相反方向的磁场。引起电阻减小的负磁场H表示参考磁化的方向上的磁场。电阻传递函数200的两个不同范围可以区分：线性范围210和饱和范围220。

如果磁场H达到成核场H_n+和H_n-之间的值，则可以总是保证涡流成核，并且可以在磁阻器的磁性自由层中生成涡流磁化图案。如果存在涡流磁化图案并且外部施加的磁场H保持在湮没场H_an+和H_an-之下，则可以保留涡流磁化图案。在存在涡流磁化图案的情况下，磁阻器可以在线性范围210中操作。其中，磁阻器的电阻改变可以(基本)线性地取决于磁场H的强度。在正在消失的外部施加的磁场H处，磁阻器的电阻被表示为磁阻器(或电阻传递函数)的基本电阻。在线性范围210内，磁阻器(或电阻传递函数200)的(绝对)灵敏度可以限定为：针对磁场H的给定变化，电阻相对于基本电阻的(绝对)变化。绝对灵敏度可以以每毫特斯拉欧姆(Ω/mT)或者每安培欧姆乘米(Ωm/A)来表示。此外，在线性范围210内，磁阻器(或电阻传递函数200)的相对灵敏度可以限定为：对于磁场H的给定变化，电阻相对于基本电阻的变化。相对灵敏度可以每毫特斯拉百分比(％/mT)或者以每安培百分比乘米(％m/A)来表示。如果本文另外没有明确指定，则术语灵敏度应该是指绝对灵敏度。

如果磁场H达到或超过湮没场H_an+或H_an-，则涡流可以被破坏(例如，在自由层中去除)。然后，磁阻器在饱和范围220中操作，其中，电阻可以相对于磁场H保持(基本)恒定，并且可以根据磁场H的方向在R_max处近似为最大或者在R_min处为最小。将磁场H减小到湮没场H_an+和H_an-之下不能立即在自由层中带回涡流磁化图案。为了再次生成涡流磁化图案，磁场H的强度可以减小到成核场H_n+或H_n-之下(例如，对于负场H，H的绝对值可以减小到H_n-的绝对值以下，以再生涡流磁化图案)。因此，磁阻器的电阻可以跟随滞后曲线240-1、240-2。如图2所示，在滞后曲线240-1、240-2中，电阻的突然变化(例如，跳变)会发生在湮没场H_an+或H_an-以及成核场H_n+或H_n-处。

在磁阻器的应用中，例如在用于测量磁场强度的传感器内，传感器的磁阻器(或多个磁阻器)可以被驱动进入饱和范围220。这是不期望的，因为在饱和范围220中，电阻可以保持恒定，因此外部施加的磁场的改变不再被传感器检测到。由于饱和，磁场的强度会表现得低于其实际值。另一方面，如果磁场的强度再次下降到湮没场H_an+或H_an-之下，则传感器的磁阻器(或多个磁阻器)仍然可以在饱和范围220中，只要磁场不分别下降到成核场H_n+或H_n-之下。然后，磁场的强度会被误解为太高。因此，传感器会不可靠地操作，因为其输出信号可能不正确地表示实际的外部施加的磁场。因此，本公开的至少一些示例的任务是提供另一种传感器电路，其用于检测用于测量磁场的传感器是在线性范围中操作还是在饱和范围中操作。

根据本公开的第一方面，图3示出了传感器电路300的示意图。传感器电路300包括第一磁阻器331。第一磁阻器331具有第一电阻传递函数。此外，传感器电路300包括第二磁阻器332。第二磁阻器332具有第二电阻传递函数。第二电阻传递函数不同于第一电阻传递函数。第一磁阻器331和第二磁阻器332串联连接在传感器电路300的第一电源端子301-1和传感器电路300的第二电源端子301-2之间。

通过在传感器电路300的第一和第二电源端子301-1、301-2之间定位的串联连接内布置不同电阻传递函数的第一和第二磁阻器331、332，第一和/或第二磁阻器331、332两端的电压可以响应于在操作传感器电路300期间施加于第一和第二磁阻器331、332的外部磁场305来改变。然后，第一和/或第二磁阻器331、332两端的电压可以代表磁场305的强度和/或方向。

为此，第一电源端子301-1可以连接至传感器电路300的第一电源电压(例如，正电源电压，诸如+3.3V、+5V或+10V)，而第二电源端子301-2可以连接至传感器电路300的第二电源电压(例如，负电源电压，诸如-3.3V、-5V或-10V，或者连接至地)。

传感器电路300可以附加地包括监控电路。该监控电路可以被配置为监控第一和第二磁阻器331、332之间的节点与参考节点之间的电压。此外，监控电路可以被配置为在电压改变多于预定阈值的情况下生成输出信号。

例如，第一磁阻器331的第一端子可以连接至第一电源端子301-1。第一磁阻器331的第二端子可以连接至第二磁阻器332的第一端子。第二磁阻器332的第二端子可以连接至第二电源端子301-2。因此，第一和第二磁阻器331、332之间的节点(此处可以监控电压)可以对应于(例如，作为)第一磁阻器331的第二端子和/或第二磁阻器332的第一端子。例如，参考节点可以处于地电位。

响应于外部施加的磁场305，第一和第二磁阻器331、332的电阻会失谐于其相应的基本电阻。这会使通过第一和第二磁阻器331、332建立的分压器失调。因此，第一和第二磁阻器331、332之间的节点与参考节点之间的被监控电压可以发生改变。例如，与例如消失的外部磁场处的电压相比，较强的外部施加磁场305可以引起被监控电压的较强变化。当被监控电压与消失的外部磁场处的电压偏离大于预定阈值时，监控电路可以生成输出信号以指示外部磁场增加到特定强度之上。预定阈值例如可以在消失的外部磁场处的电压之上和/或之下设置为大于10mV(或者大于100mV、或者大于1V)且小于5V(或者小于2V，或者小于200mV，或者小于20mV)的值。

第一磁阻器331的第一电阻传递函数和第二磁阻器332的第二电阻传递函数均可以包括相应的线性范围和相应的饱和范围(例如，第一电阻传递函数可以包括第一线性和第一保护范围，而第二电阻传递函数可以包括第二线性和第二饱和范围)。从第一和第二电阻传递函数的线性到饱和范围的相应转变可以发生在外部施加的磁场305的不同转换场强度处(例如，不同的绝对值处)。以这种方式，第二电阻传递函数可以不同于第一电阻传递函数。此外，关于外部磁场对第一和第二磁阻器331、332的影响，第一和第二磁阻器331、332二者的电阻可以根据磁场的方向而增加或减小。

从第二电阻传递函数的第二线性范围到第二饱和范围的(第二)转换场强度可以至少为从第一电阻传递函数的第一线性范围到第一饱和范围的(第一)转换场强度的1.1倍(或至少1.5倍，或至少2倍，或至少5倍)。以这种方式，第一和第二磁阻器可以在外部施加的磁场305的不同强度(例如，不同绝对值)下进入饱和范围。这可以引起被监控电压的变化，这可用于检测第一和第二磁阻器331、332中的一个和/或两个的饱和。

对应外部施加的磁场305的给定变化，第一磁阻器331相对于第一磁阻器331的基本电阻的电阻变化可以对应于(例如，基本等于)第二磁阻器332相对于第二磁阻器332的基本电阻的电阻变化。相应的基本电阻表示正在消失的外部施加磁场处的电阻。以这种方式，第一和第二磁阻器331、332的电阻可以响应于外部施加的磁场305改变(例如，都增加或都减小)相同的倍数，只要第一和第二磁阻器331、332在它们相应的线性范围内即可。由此，被监控电压可以保持恒定(例如，忽略噪声影响和制造容限)。一旦第一和第二磁阻器331、332到达饱和范围，由第一和第二磁阻器331、332建立的分压器就会失调，引起被监控电压的变化。因此，恒定的被监控电压可以表示第一和第二磁阻器331、332在线性范围内，其中被监控电压的变化可以指示第一和第二磁阻器331、332中的(至少)一个进入饱和范围。

第一和第二磁阻器331、332均可以包括相应的磁性自由层，其被配置为在磁性自由层中自发地生成涡流磁化图案。此外，第一和第二磁阻器331、332均可以包括相应的磁化参考层，其具有直线参考磁化图案。例如，第一和第二磁阻器331、332可以对应于图1的TMR磁阻器100。

第一和第二磁阻器331、332的相应磁性参考层的相应磁化图案可以以第一和第二磁阻器331、332的相应电阻均可以响应于外部磁场305共同增加或共同减小的方式来定向。例如，外部磁场可以在第一和第二磁阻器331、332处具有相同的方向，使得第一和第二磁阻器331、332的参考磁化图案可以是平行的(例如，具有相同的极性)。备选地，当第一和第二磁阻器331、332以外部磁场可以在第一和第二磁阻器331、332处具有相反方向的这种方式进行配置时，参考磁化图案可以是反向平行的(例如，具有相反的极性)。例如，具有反向平行参考磁化图案的第一和第二磁阻器331、332可以被布置在电流承载导体的相对侧上，这在第一和第二磁阻器331、332处引起相反方向的磁场。

此外，第一磁阻器331的磁性自由层的尺寸可以不同于第二磁阻器332的磁性自由层的对应尺寸。这可以使得第一电阻传递函数不同于第二电阻传递函数，例如考虑湮没场强度、基本电阻和/或敏感性。例如，第一磁阻器331的磁性自由层的尺寸(例如，厚度、直径和/或侧面积)与第二磁阻器332的磁性自由层的对应尺寸可以相差至少1.1倍(或者至少1.5倍，或者至少2倍，或者至少5倍)和/或最多20倍(或者最多10倍)。

第一和第二磁阻器331和332可以集成到集成电路中。第一磁阻器331的磁性自由层的厚度可以等于(例如，忽略制造容限)第二磁阻器332的磁性自由层的厚度，而第一磁阻器331的磁性自由层的侧面积可以不同于第二磁阻器332的磁性自由层的侧面积。此外，第一磁阻器331的磁性自由层的直径可以比第二磁阻器332的磁性自由层的直径大至少1.1倍(或者至少1.5倍，或者至少2倍，或者至少5倍)和/或最多20倍(或者最多10倍)。通过为第一和第二磁阻器331、332的磁性自由层提供相同的厚度，可以在集成电路的制造期间的相同制造步骤中形成第一和第二磁阻器331、332。例如，可以通过针对第一和第二磁阻器331、332结合光刻掩模的不同开口的蚀刻步骤，得到磁性自由层的不同侧面积。

此外，第一和第二磁阻器331、332的磁性自由层的不同侧面积(例如，不同直径)可用于设计第一和第二磁阻器331、332的不同湮没场强度、不同成核场强度和/或不同最小电阻。这在图4中示出。根据恒定厚度(例如，磁性自由层和/或所有铁磁和非铁磁层的厚度)的设备直径(例如，磁阻器的堆叠层的磁性自由层和/或所有铁磁和非铁磁层的直径)，曲线410显示出湮没场强度，曲线420显示出成核场强度，以及曲线430显示出TMR磁阻器的最小电阻。湮没场强度、成核场强度和最小电阻随着设备直径的增加而减小。

根据一些示例，用于去除第一磁阻器331的磁性自由层中的涡流磁化图案的湮没场强度不同于用于去除第二磁阻器332的磁性自由层中的涡流磁化图案的湮没场强度。例如，第二电阻传递函数的湮没场强度是第一电阻传递函数的湮没场强度的至少1.1倍(或者至少1.5倍，或者至少2倍，或者至少5倍)。湮没场强度之间的较大差异可以有利于只有一个磁阻器(例如，第一磁阻器331)可进入饱和范围而另一个(例如，第二磁阻器332)可以保留在线性范围中。这可以引起被监控电压中更高且由此更容易检测到的变化。从而，传感器电路300可以更加可靠性地进行操作。

此外，用于生成第一磁阻器331的自由层中的涡流磁化图案的成核场强度可以不同于用于生成第二磁阻器332的自由层中的涡流磁化图案的成核场强度。例如，第二电阻传递函数的成核场强度为第一电阻传递函数的成核场强度的至少1.1倍(或至少1.5倍，或至少2倍，或至少5倍)。

根据一些实施例，第二电阻传递函数的成核场强度大于第一电阻传递函数的湮没场强度。备选地，第二电阻传递函数的成核场强度可以低于第一电阻传递函数的湮没场强度。

在一些实施例中，传感器电路300是桥接电路。桥接电路的第一分支可以包括第一和第二磁阻器331、332。例如，传感器电路300可以是惠斯通电桥、汤姆森电桥、维恩电桥、维恩-罗宾逊电桥、西林电桥或上述桥接电路的组合。通过将传感器电路300实施为桥接电路，可以增加外部施加的磁场305的检测精度。

例如，桥接电路可以是半桥，其中第一和第二磁阻器331、332可变且桥接电路的第二分支的两个电阻器是固定的(例如，与外部施加的磁场无关)。备选地，桥接电路可以是三象限电桥，其中第一和第二磁阻器331、332可变，并且桥接电路的第二分支中的一个电阻器也是磁阻器，而第二分支的另一电阻器可以是固定的。

根据至少一些实施例，传感器电路300可以是全桥电路。然后，传感器电路300可以包括第二分支。第二分支可以包括具有第三电阻传递函数的第三磁阻器和具有第四电阻传递函数的第四磁阻器。第四电阻传递函数可以不同于第三电阻传递函数。第三和第四磁阻器可以串联连接在传感器电路300的第一和第二电源端子之间。换句话说，第三和第四磁阻器的串联连接可以与第一和第二磁阻器331、332的串联连接并联。通过全桥电路，可以进一步增加外部施加的磁场305的检测精度。

此外，第三电阻传递函数可以对应于(例如，基本等于)第二电阻传递函数，并且第四电阻传递函数可以对应于(例如，基本等于)第一电阻传递函数。

在示例性实施方式中，第一磁阻器331的第一端子连接至第一电源端子301-1。此外，第一磁阻器331的第二端子连接至第二磁阻器332的第一端子。此外，第二磁阻器332的第二端子连接至第二电源端子301-2。此外，第三磁阻器的第一端子连接至第一电源端子301-1。此外，第三磁阻器的第二端子连接至第四磁阻器的第一端子。此外，第四磁阻器的第二端子连接至第二电源端子301-2。

通过全桥电路的磁阻器的这种配置以及对应于第二电阻传递函数的第三电阻传递函数和对应于第一电阻传递函数的第四电阻传递函数，第一磁阻器的第二端子与第三磁阻器的第二端子之间的电压可以恒定(例如，忽略噪声和磁阻器的制造容限的影响)，只要第一、第二、第三和第四磁阻器在线性范围中即可。一旦第一和第四磁阻器或者第二和第三磁阻器进入饱和范围，全桥电路就会失调，并且电压会偏离其恒定值(当磁阻器都在线性范围中时存在的值)。电压的这种偏离可以表明外部施加的磁场305的强度。例如，示出偏离的(被监控)电压可以揭示出外部施加的磁场305上升到特定等级之上(例如，在第一和/或第二电阻传递函数的湮没场强度之上)。

为此，传感器电路300的监控电路可以被配置为监控第一磁阻器的第二端子(或第二磁阻器的第一端子)与第三磁阻器的第二端子(或第四磁阻器的第一端子)之间的电压，并且在(被监控)电压改变大于预定阈值的情况下生成输出信号。换句话说，监控电路可以被配置为监控传感器电路300的第一和第二分支之间的桥接电压。

参照图5更加详细地解释根据本公开的至少一些实施例的磁场的检测和/或测量。图5示出了磁性传感器桥接电路500的示意图。磁性传感器桥接电路500包括第一磁阻涡流传感器元件331和第二磁阻涡流传感器元件332。第一和第二磁阻涡流传感器元件331、332串联连接。此外，磁性传感器桥接电路500包括第三磁阻涡流传感器元件533和第四磁阻涡流传感器元件534。第三和第四磁阻涡流传感器元件533、534串联连接。第一和第三磁阻涡流传感器元件331、533连接至磁性传感器桥接电路500的第一电源端子301-1(例如，DC电源电压)。第二和第四磁阻涡流传感器元件332、534连接至磁性传感器桥接电路500的不同的第二电源端子301-2(例如，地)。第一和第四磁阻涡流传感器元件331、534具有第一电阻传递函数，其具有第一饱和范围。第二和第三磁阻涡流传感器元件332、533具有第二电阻传递函数，其具有不同的第二饱和范围。此外，磁性传感器桥接电路500包括监控电路550，其被配置为监控第一和第二磁阻涡流传感器元件331、332的公共端子502-1与第三和第四磁阻涡流传感器元件533、534的公共端子502-2之间的电压。此外，监控电路550被配置为在(被监控)电压改变大于预定阈值的情况下生成输出信号。

公共端子502-1、502-1之间的被监控电压的变化可以通过外部施加的磁场305引起，这可以改变磁阻涡流传感器元件331、332、533、534的电阻并且会附加地将涡流传感器元件331、332、533、534中的至少一些驱动进入它们的饱和范围。类似于上面所述，只要第一、第二、第三和第四磁阻涡流传感器元件331、332、533、534在线性范围中，被监控电压就可以保持恒定。当第一和第四或者第二和第三磁阻涡流传感器元件通过外部施加的磁场305分别上升到第一电阻传递函数或第二电阻传递函数的湮没场强度之上而被驱动进入它们的相应饱和范围时，被监控电压会偏移其恒定值。这些效应可用于测量磁场305的强度(和/或方向)或者用于检测涡流传感器元件331、332、533、534中的至少一些已经进入它们相应的饱和范围。

例如，只要外部施加的磁场305没有超过特定强度(例如，保持在第一和第二电阻传递函数的湮没场强度之下)，被监控电压就可以恒定。这可以通过第一和第二电阻传递函数的设计来完成。在线性范围内，分别由R₁(H)和R₂(H)表示的第一和第二电阻传递函数可以通过以下等式来表示：

等式(1.1)R₁(H)＝R_1B+S₁·H

等式(1.2)R₂(H)＝R_2B+S₂·H

R_1B表示基本电阻(例如，消失的外部施加磁场处的电阻)，并且S₁表示第一电阻传递函数的(绝对)灵敏度(例如，以每安培欧姆乘以米为单位或者以每特斯拉欧姆为单位)。关于第二电阻传递函数，R_2B表示基本电阻，并且S₂表示(绝对)灵敏度(例如，以每安培欧姆乘以米为单位或者以每特斯拉欧姆为单位)。通过H表示外部施加的磁场的强度。

通过V_supply表示第一和第二电源端子301-2、301-2之间的电压，公共端子502-1、502-2之间的电压V_M(例如，被监控电压)可以通过以下等式来表示：

等式(2.1)

基本电阻R_1B和R_2B以及灵敏度S₁和S₂可以分别通过第一和第四磁阻涡流传感器元件以及第二和第三磁阻涡流传感器元件的设计(例如，布局)来调整。例如，可以通过增加图4所示磁阻涡流传感器元件的自由层116和参考层114的侧面积(例如，直径)来降低磁阻涡流传感器元件的基本电阻。此外，可以通过将与外部施加的磁场无关的电阻器串联(和/或并联)连接至磁阻涡流传感器元件来改变磁阻涡流传感器元件的基本电阻。例如，这种电阻器可以被实现为包括磁性传感器桥接电路500的集成电路中的多晶硅电阻器。附加或备选地，这种电阻器还可以通过对施加方向上的磁场不敏感的磁阻元件或者通过针对外部场屏蔽的磁阻元件来实现。可以通过减小图1所示自由层116(例如，盘116)的层厚度t和/或增加其直径d来增加磁阻涡流传感器元件的灵敏度。例如，自由层116的厚度和直径之间的比率可以在1/500至1/5的范围内。

第二电阻传递函数的基本电阻R_2B与第一电阻传递函数的基本电阻R_1B的比率可以对应于(例如，基本等于)第二电阻传递函数的灵敏度S₂与第一电阻传递函数的灵敏度S₁的比率。换句话说，第二电阻传递函数的基本电阻可以等于第一电阻传递函数的基本电阻乘以恒定因子k，并且第二电阻传递函数的灵敏度可以等于第一电阻传递函数的灵敏度乘以相同的恒定因子k。这可以通过等式(2.2)和(2.3)来表示：

等式(2.2)R_2B＝k·R_1B

等式(2.3)S₂＝k·S₁

将等式(1.1)、(1.2)、(2.2)和(2.3)带入等式(2.1)，得到被监控电压V_M，只要第一、第二、第三和第四磁阻涡流传感器元件在线性范围中即可：

等式(2.4)

从等式(2.4)可以看出，被监控电压可以与施加的磁场305无关，只要第一、第二、第三和第四磁阻涡流传感器元件331、332、533、534在线性范围内并且例如满足等式(2.2)和(2.3)描述的条件即可。

例如，第二电阻传递函数的湮没场强度H_an2可以比第一电阻传递函数的湮没场强度H_an1大至少1.1倍(或者至少1.5倍，或者至少2倍，或者至少5倍)。这可以使得第一和第四磁阻涡流传感器元件331、534在第二和第三磁阻涡流传感器元件332、533进入饱和范围之前进入饱和范围。然后，不再保持等式(2.4)。由于第一和第四磁阻涡流传感器元件331、534的饱和，它们相应的电阻可以保持基本恒定，而第二和第三磁阻涡流传感器元件332、533的电阻可进一步增加或降低(取决于外部施加的磁场305的方向)。因此，被监控电压V_M可以取决于外部施加的磁场305，并且例如开始偏离等式(2.4)中给定的恒定值。然后，这种偏离会表示至少第一和第四磁阻涡流传感器元件331、534处于饱和范围并且磁场305的强度(例如，磁场305的绝对值)至少增加到湮没场强度H_an1之上。磁场305的强度增加的越多，被监控电压的偏离越大。

如果磁场305再次降低，被监控电压的偏离也会减小。具体地，例如，当磁场305再次达到湮没场强度H_an1时，在磁场305的减小过程中，被监控电压的偏离会回到零。然而，进一步减小磁场305不会使得被监控电压的偏离保持在零，而是改变其符号并再次示出偏离。例如，如果被监控电压在增加到湮没场强度H_an1之上之后根据等式(2.4)上升到恒定值之上的值，则其可以在下降到湮没场强度H_an1时下降到恒定值以下(反之亦然)。这可以归因于涡流磁化图案不在第一和第四磁阻涡流传感器元件331、534的磁性自由层中再生，直到外部施加的磁场达到第一电阻传递函数的成核场强度H_n1为止。由于成核场处电阻的不连续，被监控电压可以在磁场305下降到成核场强度H_n1时根据等式(2.4)跳回到其恒定值。换句话说，在成核场强度H_n1处，被监控电压的偏离可以跳回到基本为零。

被监控电压回到其恒定值的跳变(或不连续)单独或与被监控电压的偏离的符号改变一起可以指示第一和第四(以及任选地第二和第三)磁阻涡流传感器元件再次进入它们相应的线性范围和/或可以指示外部磁场305下降到成核场强度H_n1以下。然后，知道磁场305下降到成核场强度H_n1以下可以保证用户或传感器系统内的另一电路部件(即，磁性传感器桥接电路500的第一、第二、第三和第四磁阻涡流传感器元件331、332、533、534)再次位于线性范围中，并且磁性传感器桥接电路500(或传感器系统的另一传感器桥)可由此用于可靠且正确地确定(例如，测量)磁场305(例如，磁场305的强度)。

为此，监控电路550可以被配置为检测被监控电压的偏离的符号，并且在发生符号改变之后检测被监控电压偏离回到零的跳变。例如，监控电路550可以包括存储子电路，用于存储被监控电压的偏离的值的过程。然后，对于磁性传感器桥接电路500的第一、第二、第三和第四磁阻涡流传感器元件331、332、533、534再次位于线性范围中，监控电路550可以被配置为检测被监控电压的偏离的符号的改变作为第一(必须的)条件以及被监控电压的偏离跳变回到零作为第二(必须的)条件。例如，被监控电压的偏离的跳变可以大于10mV(或大于100mV，或大于1V，或大于2V，或大于5V)。根据一些实施例，针对磁性传感器桥接电路500的第一、第二、第三和第四磁阻涡流传感器元件331、332、533、534返回到它们相应的线性范围，可以充分地检测被监控电压的偏离回零的跳变作为单个条件。

例如，磁性传感器调节电路500可以包括第一和第二操作模式。在磁性传感器调节电路的第一操作模式中，第一和第四磁阻涡流传感器元件331、534可以在第一电阻传递函数的线性范围中操作，并且第二和第三磁阻涡流传感器元件332、533可以在第二电阻传递函数的线性范围内操作。在磁性传感器桥接电路的第二操作模式中，第一和第四磁阻涡流传感器元件331、534可以在第一电阻传递函数的饱和范围内操作。在第二操作模式期间，第二和第三磁阻涡流传感器元件332、533可以在第二电阻传递函数的线性或饱和范围内操作。

换句话说，第一和第四磁阻涡流传感器元件331、534的饱和的效应可用于检测外部施加的磁场上升到特定等级之上(例如，在第一电阻传递函数的湮没场强度H_an1之上)。在第一操作模式中，被监控电压可以保持恒定，并且不会改变大于预定阈值。在第二操作模式中，被监控电压可以改变更多或者可以改变大于预定阈值，并且可能不经受大于特定幅度的跳变(例如，至少大于10mV)回到其第一操作模式的原始恒定值。在一些示例中，被监控电压的跳变可以至少与预定阈值一样大。

此外，监控电路550可以在第二操作模式期间生成输出信号。然后，监控电路550的输出信号可以指示(至少)第一和第四磁阻涡流传感器元件331、534的饱和。

再次回到等式(2.2)、(2.3)和(2.4)，根据本公开的一些实施例，第二电阻传递函数的基本电阻与第一电阻函数的基本电阻的比例(由此，第二电阻传递函数的灵敏度与第一电阻函数的灵敏度的比率)可以大于1.1(或大于1.5，或大于2，或大于5)和/或小于20(或小于10)。如等式(2.4)所示，当第一、第二、第三和第四磁阻涡流传感器元件331、332、533、534处于线性范围中时(例如，在磁性传感器桥接电路500的第一操作模式期间)，被监控电压由此可以不同于零。这能够使用单极数模转换器(DAC)用于对被监控电压进行采样，这又会减低电路设计的精力。

备选地，等式(2.2)至(2.4)的恒定因子k可以等于1，这意味着第一和第二电阻传递函数的基本电阻相等，并且第一和第二电阻传递函数的灵敏度也相等。现在在图6中更加详细地进行说明。

图6示出了磁性传感器桥接电路600，其可以类似于图5的磁性传感器桥接电路500。磁性传感器桥接电路600的第一和第四磁阻涡流传感器元件331、534具有相同的第一电阻传递函数。第二和第三磁阻涡流传感器元件332、533具有相同的第二电阻传递函数。此外，第一电阻传递函数的基本电阻等于第二电阻传递函数的基本电阻。例如，这种公共的基本电阻可以达到300Ω(但是一般还可以使用其他值)。此外，第一电阻传递函数的灵敏度等于第二电阻传递函数的灵敏度。例如，这种公共的灵敏度可以达到1Ω/mT(但是一般还可以使用其他值)。此外，第二电阻传递函数的湮没场强度可以大于第一电阻传递函数的湮没场强度。

例如，在第一和第四磁阻涡流传感器元件331、534的每一个中，可以通过包括相应的电阻器来实现第一和第二电阻传递函数相同的基本电阻、相同的灵敏度但不同的湮没场强度，其中，该电阻器的电阻不可以通过施加的磁场来改变。为此，相应的电阻器可以串联连接至第一和第四磁阻涡流传感器元件331、534。为了保持电阻恒定同时添加(不可改变的)电阻器，可以至少增加第一和第四磁阻涡流传感器元件331、534的相应自由层、相应隧道阻挡和相应参考层的直径。根据图4，增加自由层、隧道阻挡和参考层的直径(例如，第一和第四磁阻涡流传感器元件331、534的设备直径)可以降低第一和第四磁阻涡流传感器元件331、534的湮没场强度。以这种方式，例如，第一电阻传递函数的湮没场强度可以为±50mT，并且第二电阻传递函数的湮没场强度可以为±100mT(但是一般也可以使用其他值)。

在缺少外部施加的磁场的情况下，磁阻涡流传感器元件331、332、533、534的电阻可以等于公共基本电阻(例如，300Ω)。因此，磁性传感器桥接电路600的第一和第二磁阻涡流传感器元件331、332的公共端子502-1与第三和第四磁阻涡流传感器元件533、534的公共端子502-2之间的电压V_diff可以等于零(V_diff对应于图5的磁性传感器桥接电路500的电压V_M)。当施加10mT的外部磁场并且施加于磁阻涡流传感器元件331、332、533、534时，每个磁阻涡流传感器元件的电阻都可以增加25mT*1Ω/mT＝25Ωto 325Ω。电阻的这种共同增加可以使得电压V_diff不变保持0V。

现在，假设外部磁场进一步增加到稍稍低于50mT，这在该示例中对应于第一电阻传递函数的湮没场强度。磁阻涡流传感器元件331、332、533、534的电阻现在可以达到350Ω，并且被监控电压V_diff仍然可以为0V。进一步增加外部磁场达到70mT，可以仅增加第二和第三磁阻涡流传感器元件332、533的电阻达到370Ω。然而，第一和第四磁阻涡流传感器元件331、534的电阻可以保持为350Ω，因为第一和第四磁阻涡流传感器元件331、534处于它们的饱和范围中，这是因为外部磁场超过第一电阻传递函数的湮没场强度。如果例如10V的电源电压连接至磁性传感器桥接电路600的第一电源端子301-1且地电位连接至第二电源端子301-2，则电压V_diff可以达到近似278mV。如果磁性传感器桥接电路600的监控电路的预定阈值被设置为例如10mV，则电压V_diff可以超过该阈值，使得监控电路可以生成输出信号以指示(至少)第一和第四磁阻涡流传感器元件331、534进入它们的饱和范围。

例如，假设第一电阻传递函数的成核场强度为25mT。当外部磁场例如减小到仅高于25mT，则第一和第四磁阻涡流传感器元件331、534的电阻可由于饱和而仍然处于350Ω，而由于第二和第三磁阻涡流传感器元件332、533没有离开线性范围，第二和第三磁阻涡流传感器元件332、533的电阻可以降低到325Ω。然后，电压V_diff可以等于(近似)-370mV，并由此将其符号从正变为负(例如，V_diff的极性可以限定为从公共端子502-1到公共端子502-2)。

当外部磁场降低到略低于第一电阻传递函数的成核场强度时(例如，略低于25mT)，第一和第四磁阻涡流传感器元件331、534的电阻可以在第一和第四磁阻涡流传感器元件331、534的自由层中的涡流磁化图案的再生过程中跳变到325Ω。因此，第一和第四磁阻涡流传感器元件331、534的电阻可以再次等于第二和第三磁阻涡流传感器元件332、533的电阻，使得电压Vd_iff可以从(近似)-370mV跳变到0V。这种跳变可以通过监控电路检测到，使得监控电路可以停止生成其输出信号以指示第一和第四磁阻涡流传感器元件331、534(以及第二和第三磁阻涡流传感器元件332、533)(再次)处于线性范围。

进一步修改，当磁场从第一电阻传递函数的湮没场强度之上朝向第一电阻传递函数的成核场强度减小时，被监控电压V_diff可以减小到预定阈值之下(例如，当改变其符号时经过0V)。然而，监控电路仍然可以生成其输出信号来指示(至少)第一和第四磁阻涡流传感器元件331、534仍然处于饱和，因为被监控电压V_diff的跳变的(必须)条件(在该示例中，跳变近似370mV)还没有被监控电路观察到。

可以通过电流引起外部磁场。该电流的幅度可以从测量其磁场得到。此外，当电流增加到限值之上时(例如，在其提供的电子部件的绝对最大额定值之上)，这可以被磁性传感器桥接电路600(或者通过其他部件，例如图3的传感器电路300和/或图5的磁性传感器桥接电路500)检测到，并且通过在其限值处例如将第一电阻传递函数的湮没场强度调整为由电流引起的磁场而进行检测。

例如，目标为电动车和其他高功率设备的当前趋势要求在从几毫安到几千安培的大范围的电流值上的电流的精确测量。存在多种电源的示例并且不限于电力网、发电机、变压器、电池、太阳能面板、风车、再生制动系统、水电或风电发电机或者能够向期望电流感测的汽车充电器提供电能的任何其他形式的设备。

此外，这种电流传感器(例如，传感器电路300、磁性传感器桥接电路500和/或磁性传感器桥接电路600)甚至可用于电池管理系统，例如用于包含电池和/或电动机的车辆，并且可用于一直测量操作电流水平(例如，转换电池中的存储能量以驱动车辆)直至车辆的泄露电流。

功率转换器可包括AC-DC转换器、DC-DC转换器或DC-AC转换器，其中可以期望电流测量以控制功率应用。电池应用可包括在电池网络中链接的许多电池单元，包括电压和多达数百安培(例如，800A)的电流。

为了例如针对外部均匀杂散场而强健，可以期望不同的设置。然而，较大的外部场会将操作点偏移到线性范围外，由此引起传感器的精度降低。可以通过本公开的实施例来要求用于检测这种情况的解决方案。即使在不存在干扰场的情况下，过电流(＝高场)条件也可能存在，其中电流可生成大于传感器的指定工作范围的场。如果传感器自身可以检测到这种情况，则可以是有用的信息。如上所解释的，本公开的实施例可以检测这种情况。此外，至少一些实施例可应用于检测任何在磁场传感器中的操作范围外的情况。

至少一些实施例通过利用基于涡流方案的磁阻传感器(例如，磁性涡流传感器元件)的特定特性提供了芯片上实时过电流检测。

图7a、图7b分别示出了场扫描(x轴表示施加的磁场)期间的单个电阻器元件(例如，磁阻器)保持在涡流状态(图7a)和可以被驱动离开涡流状态(图7b)的示意性传递曲线(例如，电阻传递函数)。

可以通过传感器元件结构(例如，磁阻器)的材料和布局改变(例如，设计)临界场(例如，湮没场和/或成核场强度)。电阻的相对改变还可以取决于材料和布局的组合(例如，磁阻器的自由层和/或参考层的直径)。对于给定材料，总体相对电阻改变(影响幅度)可以与布局无关，而局部相对电阻改变(例如，灵敏度)可以取决于布局。根据一些示例，对于不同的灵敏度，可以通过相应地调整元件的基本电阻来生成相同的绝对电阻改变。返回到图6，考虑感测电阻器的两种类型1和2(例如，第一和第四磁阻涡流传感器元件331、533作为类型1，第二和第三磁阻涡流传感器元件332、534作为类型2)例如具有不同的相对灵敏度但具有相同的每场单元(布置在桥(例如，磁性传感器桥接电路600)中)的绝对电阻改变。

在这种情况下，左和右分支之间的电压差V_diff可以为零(因为所有电阻器都可以利用该场以相同方式改变它们的电阻)。例如，现在考虑类型1的电阻器具有通过几何结构限定的特定的湮没场H_an1和成核场H_n1。该电阻器类型可以具有灵敏度S₁。例如，本公开假设现在将该电阻器与具有通过几何结构限定的湮没场H_an2和成核场H_n2的第二类型2的电阻器进行组合。该电阻器类型可以具有灵敏度S₂。H_an2应该大于H_an1。在一些示例中，按相对值算(以％/mT为单位)，S₂可以小于S₁，但是绝对值相同(以Ohms/mT为单位)。V_diff可以为零，只要两个电阻器类型1和类型2均处于操作范围(例如，线性范围)即可。然而，只要超过电阻器类型1的操作范围(例如H_ext>H_an1，例如离开线性范围并进入饱和范围)，V_diff就可以不同于零。这在图7c中示意性示出。

图7c中的上部示图显示出类型1感测电阻器(例如，图6的第一和第四磁阻涡流传感器元件331、533)的第一电阻传递函数750以及类型2感测电阻器(例如，图6的第二和第三磁阻涡流传感器元件332、534)的第二电阻传递函数755。图7c的下部示图显示出类型2的电阻器的电阻减去类型1的电阻器的电阻。

如果H_ext(例如，外部施加的磁场)增加超过电阻器类型1的操作范围外，例如H_ext>H_an1(例如，超过电阻器类型1的线性范围)，则两种类型的电阻器之间的电阻756的差值将偏离零(线756)成为正值(对于正场来说)以及成为负值(对于负场来说)。由此，可以限定阈值电阻，或者在差分桥设置中限定可以明确地检测到过电流状态的阈值电压。使用该信息，适当的电路(例如，监控电路)可以触发所需的动作，诸如供电线的紧急关闭等。一旦外部场减小，电阻差756就可以首先为负，直到可以达到成核场H_n1为止。在成核场H_n1以下，电阻差可以消失，表示传感器可以再次在正常条件下操作。估计电路(或监控电路)可以使用该信息来可靠且清楚地检测传感器(例如，磁性传感器桥接电路600)的操作状态。

图8示出了传感器系统800的示意图。传感器系统800包括第一磁性传感器桥接电路870。第一磁性传感器桥接电路870包括第一磁阻涡流传感器元件331和第二磁阻涡流传感器元件332。第一和第二磁阻涡流传感器元件331、332串联连接。此外，第一磁性传感器桥接电路870包括第三磁阻涡流传感器元件533和第四磁阻涡流传感器元件534。第三和第四磁阻涡流传感器元件533、534串联连接。第一和第三磁阻涡流传感器元件331、533连接至传感器系统800的第一电源端子801-1。第二和第四磁阻涡流传感器元件332、534连接至传感器系统800的不同的第二电源端子801-2。第一和第四磁阻涡流传感器元件331、534具有第一电阻传递函数，其具有第一饱和范围。此外，传感器系统800包括第二磁性传感器桥接电路875，其定位在第一磁性传感器桥接电路870附近。第二磁性传感器桥接电路875包括第五磁阻涡流传感器元件835和第六磁阻涡流传感器元件836。第五和第六磁阻涡流传感器元件835、836串联连接。此外，第二磁性传感器桥接电路875包括第七磁阻涡流传感器元件837和第八磁阻涡流传感器元件838。第七和第八磁阻涡流传感器元件837、838串联连接。第五和第七磁阻涡流传感器元件835、837连接至传感器系统800的第三电源端子801-3。第六和第八磁阻涡流传感器元件836、838连接至传感器系统800的不同的第四电源端子801-4。第五和第八磁阻涡流传感器元件835、838具有第二电阻传递函数，其具有不同的第二饱和范围。此外，传感器系统800包括监控电路550，其被配置为监控传感器系统800的第一测试端子803-1和第二测试端子803-2，并且在电压改变大于预定阈值的情况下生成输出信号。

通过在传感器系统800的不同磁性传感器桥接电路870、875中布置具有不同饱和范围(例如，不同湮没场强度)的磁阻涡流传感器元件，饱和会首先仅发生在两个磁性传感器桥接电路870、875的一个中，而另一个磁性传感器桥接电路可仍然在线性范围中操作其磁阻涡流传感器元件，因此可以仍然可靠地测量外部施加的磁场的强度。例如，监控电路550可以通过监控第一和第二测试端子之间的电压检测磁性传感器桥接电路870、875中的一个的磁阻涡流传感器元件进入饱和，并且生成表示饱和发生在磁性传感器桥接电路870、875的一个中的输出信号(例如，警告信号)。如此，这种输出信号可以增强传感器系统800的操作的可靠性。例如，传感器系统可随后触发其他事件，诸如关闭通过承载太高的电流而引起高磁场的供电线。

从第一、第二、第三或第四磁阻涡流传感器元件331、332、533、534中的任何一个到第五、第六、第七或第八磁阻涡流传感器元件835、836、837、838中的任何一个的最大距离可以小于5mm(或小于2mm，或小于1mm，或小于500μm，或小于100μm)。如果磁阻涡流传感器元件被布置为横向彼此相邻，则该最大距离可以是横向距离，和/或在磁阻涡流传感器元件布置为在叠层中互为上下的情况下，该最大距离还可以是垂直距离。例如，第一和第二磁性传感器桥接电路870、875可以与监控电路550一起集成到集成电路(例如，芯片上系统设备)中，使得第一和第二磁性传感器桥接电路870、875的磁阻涡流传感器元件331、332、533、534、835、836、837、838可以相互邻近。通过使磁阻涡流传感器元件331、332、533、534、835、836、837、838邻近，外部施加的磁场的强度可以在磁阻涡流传感器元件331、332、533、534、835、836、837、838处基本相等，使得当一些磁阻涡流传感器元件被驱动进入它们的饱和范围时，其他磁阻涡流传感器元件仍然可以处于它们的线性范围。

第五、第六、第七和第八磁阻涡流传感器元件835、836、837和838的相应磁性自由层可具有相同的厚度和相等的侧面积(当忽略制造容限时)。以这种方式，第二磁性传感器桥接电路875可以被配置为测量外部施加的磁场的强度。此外，这可以为第五、第六、第七和第八磁阻涡流传感器元件835、836、837和838提供相等的湮没场强度(例如，湮没场强度的相等绝对值)，使得它们可以统一地进入饱和范围。

第六和第七磁阻涡流传感器元件836、837可以具有相对于第二电阻传递函数反转的电阻传递函数。例如，当在显示出第五和第八磁阻涡流传感器元件835、838在磁场上的电阻的曲线中绘制第二电阻传递函数时，第六和第七磁阻涡流传感器元件836、837的电阻传递函数可以与相对于电阻轴镜像的第二电阻传递函数对应。换句话说，第六和第七磁阻涡流传感器元件836、837的电阻传递函数可(基本)等于第二电阻传递函数，但是具有针对磁场的相反极性。以这种方式，在外部施加的磁场(根据磁场的方向，反之亦然)下，第五和第八磁阻涡流传感器元件835、838的电阻可以增加，并且第六和第七磁阻涡流传感器元件836、837的电阻可以减小。这可以导致第二磁性传感器桥接电路875的更强失调，并且例如使得第五和第六磁阻涡流传感器元件835、836的公共端子502-3与第七和第八磁阻涡流传感器元件837、838的公共端子502-4之间的电压响应于外部施加的磁场而改变较大。该电压可以被称为第二磁性传感器桥接电路875的第二桥接电压(第一桥接电压为第一磁性传感器桥接电路870的第一和第二磁阻涡流传感器元件331、332的公共端子502-1与第三和第四磁阻涡流传感器元件533、534的公共端子502-2之间的电压)。第二桥接电压可以表示外部施加的磁场的强度(例如，提供磁场强度的精确测量)。具有外部施加的磁场的第二桥接电压的较强变化可以增强由第二磁性传感器桥接电路875执行的磁场测量的精度。

第五和第八磁阻涡流传感器元件835、838的相应磁性参考层的相应参考磁化图案可以相对于彼此平行，并且可以相对于第六和第七磁阻涡流传感器元件836、837的相应磁性参考层的相应参考磁化图案反向平行(例如，相对极性/方向)。这可以使得第六和第七磁阻涡流传感器元件836、837具有相对于第五和第八磁阻涡流传感器元件835、383的第二电阻传递函数反转的电阻传递函数。备选地，外部施加的磁场的极性可以相对于第五和第八磁阻涡流传感器元件835、838在第六和第七磁阻涡流传感器元件836、837处反转。例如，第六和第七磁阻涡流传感器元件836、837可以布置在引发磁场的电流承载导体的一侧处，并且第五和第八磁阻涡流传感器元件835、838可以布置在该导体的相对侧上。然后，第五、第六、第七和第八磁阻涡流传感器元件835、836、837、838的参考磁化图案可以平行。

在一些实施例中，第二和第三磁阻涡流传感器元件332、533可以具有相对于第一电阻传递函数反转的电阻传递函数。换句话说，第二和第三磁阻涡流传感器元件836、837的电阻传递函数可以(基本)等于第一电阻传递函数但具有磁场的相反极性。这可以有利于使用(附加的)第一磁性传感器桥接电路870来测量外部施加的磁场。例如，第一桥接电压可以指示外部施加的磁场的强度(例如，与其成比例)。

为此，第一和第四磁阻涡流传感器元件331、534的相应磁性参考层的相应参考磁化图案可以相对于第二和第三磁阻涡流传感器元件332、533的相应磁性参考层的相应参考磁化图案反向平行。

此外，第一和第四磁阻涡流传感器元件331、534的相应参考磁化图案可以平行于第五和第八磁阻涡流传感器元件835、838的相应参考磁化图案(或者备选地，平行于第六和第七磁阻涡流传感器元件836、837的相应参考磁化图案)。

以这种方式，传感器系统800可以包括两个磁性传感器桥接电路870、875，它们都可以测量磁场的强度，但是可以在不同的场强度处被驱动进入饱和。例如，第五、第六、第七和第八磁阻涡流传感器元件835、836、837、838可以在至少为第一、第二、第三和第四磁阻涡流传感器元件331、332、533、534的湮没场强度的1.1倍(或至少1.5倍，或至少2倍，或至少5倍)的湮没场强度处被驱动进入它们的饱和范围。

在操作传感器系统期间，第一电源端子801-1和第二电源端子801-2之间的电压(例如，第一电源电压)可以不同于第三电源端子801-3和第四电源端子801-4之间的电压(例如，第二电源电压)。第一和第二电源电压的比率可以被设置为使得第一和第二桥接电压之间的差值可以保持恒定，同时第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七和第八磁阻涡流传感器元件331、332、533、534、835、836、837、838在它们相应的线性范围中进行操作。例如，第一和第二桥接电压之间的差值可以保持为零，同时磁阻涡流传感器元件331、332、533、534、835、836、837、838处于线性范围中。

在操作传感器系统800期间，第一测试端子803-1的电压可以对应于(例如，成比例于和/或等于)第一和第二磁阻涡流传感器元件331、332的公共端子502-1与第三和第四磁阻涡流传感器元件533、534的公共端子502-2之间的电压(例如，第一桥接电压)。第二测试端子803-2的电压可以对应于(例如，成比例于和/或等于)第五和第六磁阻涡流传感器元件835、836的公共端子502-3与第七和第八磁阻涡流传感器元件837、838的公共端子502-4之间的电压(例如，第二桥接电压)。

以这种方式，当第一和第二桥接电压之间的差值与恒定值(例如，0V)相比改变大于预定阈值(例如，大于10mV，或者大于100mV，或大于1V)时，监控电路550可以被配置为监控第一和第二桥接电压之间的差值，以生成输出信号。第一和第二桥接电压之间的差值的这种改变可以归因于第一和/或第二磁性传感器桥接电路870、875的磁阻涡流传感器元件通过外部施加的磁场被驱动进入饱和。因此，监控电路的输出信号可以指示第一和/或第二磁性传感器桥接电路870、875的饱和，和/或外部施加的磁场上升到预定强度之上(例如，第一和/或第二电阻传递函数的湮没场强度之上)。

根据另一实施例，第二和第三磁阻涡流传感器元件332、533可以具有第二电阻传递函数(例如，与第五和第八磁阻涡流传感器元件835、838相同的电阻传递函数)。因此，传感器系统800的第一磁性传感器桥接电路870可以类似于图5的磁性传感器桥接电路500。由此，在图5的磁性传感器桥接电路500的上下文中解释的方面和特征也可以应用于传感器系统800的第一磁性传感器桥接电路870。例如，第二电阻传递函数的基本电阻与第一电阻传递函数的基本电阻的比率可以对应于第二电阻传递函数的灵敏度与第一电阻传递函数的灵敏度的比率。

然后，监控电路550可以被配置为根据第二电阻传递函数的湮没场强度是高于还是低于第一电阻传递函数的湮没场强度来检测第一和第四和/或第二和第三磁阻涡流传感器元件331、332、533、534的饱和。监控电路的第一测试端子可以连接至第一和第二磁阻涡流传感器元件331、332的公共端子502-1，并且第二测试端子502-2可以连接至第三和第四磁阻涡流传感器元件533、534的公共端子。

此外，第一、第二、第三和第四磁阻涡流传感器元件331、332、533、534的相应磁性参考层的相应参考磁化图案可以相对于彼此平行。然后，外部施加的磁场可以根据外部施加的磁场的极性来共同地增加或共同地减小第一、第二、第三和第四磁阻涡流传感器元件331、332、533、534的电阻。备选地，第一、第二、第三和第四磁阻涡流传感器元件331、332、533、534可以以它们相应的参考磁化图案都平行于或者都反向平行于外部施加的磁场的这种方式来布置。例如，这种布置可以在测量电流承载导体(例如，电缆)的磁场时实施，其一般的磁场分布(例如，导体周围的同心圆)在本领域是已知的(例如，根据仿真来计算)。

包括第五和第八磁阻涡流传感器元件835、838(具有第二电阻传递函数)以及第六和第七磁阻涡流传感器元件836、837(具有反转版本的第二电阻传递函数)的第二磁性传感器桥接电路875可用于测量外部施加的磁场的强度。然而，如果该第二磁性传感器桥接电路875被单独用于测量磁场，则磁性传感器桥接电路875和/或连接至磁性传感器桥接电路875的附加电路的用户不会感知到第二磁性传感器桥接电路875是否处于饱和范围，由此可能传递磁场的不正确(或错误)的测量。这可以通过也提供第一磁性传感器桥接电路870来规避，这使得可以通过使其进入饱和来(间接地)检测第二磁性传感器桥接电路875的饱和和/或接近饱和。

例如，第二电子传递函数的湮没场强度(以及反转的第二电阻传递函数的湮没场强度)可以大于第一电阻传递函数的湮没场强度。因此，第一磁性传感器桥接电路870的第一和第四磁阻涡流传感器元件331、534可以在第二磁性传感器桥接电路875的任何磁阻涡流传感器元件835、836、837、838进入饱和范围之前进入它们的饱和范围。监控电路550可以检测第一和第四磁阻涡流传感器元件331、534的饱和，并且生成其输出信号。因此，该输出信号可以指示外部施加的磁场已经上升到第一电阻传递函数的湮没场强度以上，并且由此可接近第二电阻传递函数的湮没场强度。也就是说，监控电路可以产生第二磁性传感器桥接电路875接近饱和的警告。

在另一示例中，第二电阻传递函数的湮没场强度(以及反转的第二电阻传递函数的湮没场强度)可以小于第一电阻传递函数的湮没场强度。在这种情况下，第二和第三磁阻涡流传感器元件332、533可以与第二磁性传感器桥接电路875的第五、第六、第七和第八磁阻涡流传感器元件835、836、837、838一起进入它们相应的饱和范围。监控电路550可以检测第二和第三磁阻涡流传感器元件332、533的饱和，并且生成其输出信号。然后，该输出信号可以指示，除了第二和第三磁阻涡流传感器元件332、533，第五、第六、第七和第八磁阻涡流传感器元件835、836、837、838也处于饱和。从而，输出信号可以指示第二磁性传感器桥接电路875可能会不正确地测量外部施加的磁场。在磁场再次下降到第二电阻传递函数的成核场强度以下之后，监控电路可以停止生成其输出信号，以指示磁性传感器桥接电路875可以再次可靠操作并且传送外部施加的磁场的正确测量。

当生成输出信号时，监控电路例如可以在监控电路的输出端子处提供逻辑1(例如，高逻辑电压电平，诸如1.8V、3.3V或5V)。当不生成输出信号时，监控电路例如可以在监控电路的输出端子处提供逻辑0(例如，低电压电平，例如低于0.8V)。

图9示出了另一传感器系统900的示意图。传感器系统900可类似于图8的传感器系统800。传感器系统900的第一磁性传感器桥接电路870的第一、第二、第三和第四磁阻涡流传感器元件331、332、533、534包括相应的磁性参考层，它们具有相对于彼此平行的参考磁化。第一和第四磁阻涡流传感器元件331、534具有第一电阻传递函数，并且第二和第三磁阻涡流传感器元件332、533具有不同的第二电阻传递函数，第二电阻传递函数可具有与第一电阻传递函数不同的饱和区域(例如，不同的湮没场强度)。

传感器系统900的第二磁性传感器桥接电路876包括第五和第八磁阻涡流传感器元件835、838，它们的相应参考层具有相对于彼此且相对于第一磁性传感器桥接电路870的磁阻涡流传感器元件331、332、533、534的参考磁化平行的参考磁化。此外，第二磁性传感器桥接电路875包括第六和第七磁阻涡流传感器元件836、837，它们的相应参考层具有相对于彼此且相对于第五和第八磁阻涡流传感器元件835、838的参考磁化反向平行的参考磁化。第五和第八磁阻涡流传感器元件835、838具有第三电阻传递函数，并且第六和第七磁阻涡流传感器元件836、837具有相对于第三电阻传递函数反转的电阻传递函数。

第一磁性传感器桥接电路870可以被称为控制电桥。第二磁性传感器桥接电路875可以被称为感测电桥。背偏置磁体可以附接到传感器系统900，使得桥接电路870、875两者均暴露于背偏置磁体的磁场。

第三电阻传递函数的饱和范围可以不同于第一和第二电阻函数的相应饱和范围。例如，第三电阻传递函数的湮没场强度可以位于第一电阻传递函数的湮没场强度与第二电阻传递函数的湮没场强度之间。任选地，至少第一电阻传递函数的湮没场强度可以甚至低于第三电阻传递函数的成核场强度。这会使得，与第二磁性传感器桥接电路875的磁阻涡流传感器元件833、834、835、836相比，第一和第四磁阻涡流传感器元件331、534在较弱的外部施加磁场处进入饱和。因此，控制电桥870可以用于警告感测电桥875的操作条件接近其操作范围的限值。

根据一个示例，第三电阻传递函数的湮没场强度可以(基本)等于第一电阻传递函数的湮没场强度，而第二电阻传递函数的湮没场强度可以大于第一电阻传递函数的湮没场强度。然后，传感器(例如，第二磁性传感器桥接电路875)可以具有相对较高的灵敏度以检测低场。此外，可以根据电阻差来得到过电流(例如，引起磁场的电流)的测量。

根据另一示例，第三电阻传递函数的湮没场强度可以(基本)等于第二电阻传递函数的湮没场强度，而第二电阻传递函数的湮没场强度可以大于第一电阻传递函数的湮没场强度。然后，传感器(例如，第二磁性传感器桥接电路875)可具有相对较低的灵敏度，但是电阻差可用于警告操作条件接近操作范围的限值。

又例如，第三电阻传递函数的湮没场强度可位于第一电阻转移函数的湮没场强度和第二电阻传递函数的湮没场强度之上。可选地，第一和/或第二电阻传递函数的湮没场强度可以低于第三电阻传递函数的成核场强度。以这种方式，控制电桥870的磁阻涡旋传感器元件在比感测电桥875的磁阻涡旋传感器元件外部施加更弱的磁场的情况下进入饱和。同样，在此，控制电桥870可以用来更加防御地警告感测电桥875的操作条件正在接近其操作范围的极限。

通过以这样的方式(使得它们的湮没场近似等于或小于感测桥接涡流传感器的成核场)选择控制桥接涡流传感器的至少一部分的尺寸，可以可靠地监测应用条件。例如，在感测电桥与背偏置磁体组装在一起时，控制电桥可以提供(例如给用户)关于由背偏置磁体施加的静电场是否超过可靠的操作范围的即时信息。

根据一些示例，可以所呈现方式来组合多个不同的涡流传感器，以评估场幅度并将它们在场类别中进行分类。

例如，第二磁性传感器桥接电路(感测电桥)875可用于正常检测磁场，并且可以包括一种类型的电阻器，其具有特定直径D₂的TMR(隧道磁阻)单元。第一磁性传感器桥接电路(桥接电桥)870可用于过场检测(例如，用于引发第一和/或第二磁性传感器桥接电路870、875的饱和的磁场的检测)。第一磁性传感器桥接电路870可包括两种类型的电阻器：类型A，具有如用于第二磁性传感器桥接电路875的电阻器，并且具有S_x的相对灵敏度(以％/mT为单位)；以及类型B，具有不同于直径D₂的直径D₁的TMR单元，并且具有S_y的相对灵敏度(以％/mT为单位)。每个电阻器的基本电阻可以根据R_B＝R_B*S_x/S_y来选择。例如，类型A电阻器的基本电阻与类型B电阻器的基本电阻的比率可以对应于(例如，等于)类型A电阻器的相对灵敏度与类型B电阻器的相对灵敏度的比率。相对灵敏度可以表示，针对给定的磁场变化，类型A或类型B电阻器的电阻相对于其基本电阻的改变。

此外，传感器系统900的第一和第三电源端子801-1、801-3可以连接至公共电源电压V_s。例如，公共电源电压V_s可以是1V和10V之间的固定DC电压。传感器系统900的第二和第四电源端子801-2、801-4可以连接至地。因此，第一和第二磁性传感器桥接电路870、875可以经受相同的电源电压。

图10示出了用于形成传感器电路的方法1000的流程图。方法1000包括形成具有第一电阻传递函数的第一磁阻器(1010)。此外，方法1000包括形成具有不同的第二电阻传递函数的第二磁阻器(1020)。此外，方法1000包括将第一和第二磁阻器串联连接在传感器电路的第一和第二电源端子之间(1030)。

通过形成不同电阻传递函数(例如，具有不同的饱和区域，其具有湮没场强度的不同绝对值)的第一和第二磁阻器(1010、1020)以及将它们串联连接在传感器电路的第一和第二电源端子之间(1030)，第一和/或第二磁阻器两端的电压可以在操作传感器电路期间响应于施加于第一和第二磁阻器上的外部磁场而改变。因此，第一和/或第二磁阻器两端的电压可以指示磁场的强度和/或方向。例如，在操作传感器设备器件，第一电源端子可以连接至电源电压，并且第二端子可以连接至地(反之亦然)。

此外，第一和第二磁阻器可以由公共衬底上的铁磁和非铁磁层的公共堆叠层来形成。这可以使得第一和第二磁阻器相互邻近。例如，第一和第二磁阻器之间的最大距离可以小于5mm(或小于2mm，或小于1mm，或小于500μm，或小于100μm)。然后，外部施加磁场的强度可以在第一和第二磁阻器处(基本)相等。

此外，当由公共衬底上的铁磁和非铁磁层的公共叠层形成第一和第二磁阻器时，第一和第二磁阻器可以经受相同的制造容限。这能够使第二电阻传递函数的基本电阻与第一电阻传递函数的基本电阻的比率可以对应于(例如，基本等于)第二电阻传递函数的灵敏度与第一电阻传递函数的灵敏度的比率。

形成第一磁阻器可以进一步包括：形成至少一个尺寸的第一磁阻器的磁性自由层，该一个尺寸不同于第二磁阻器的对应尺寸。例如，根据图4上下文中解释的基本电阻、灵敏度、掩埋场强度和/或成核场强度，这可以使得第一电阻传递函数不同于第二电阻传递函数。例如，第一磁阻器331的磁性自由层的尺寸(例如，厚度、直径和/或侧面积)可以不同于第二磁阻器332的磁性自由层的对应尺寸，相差至少1.1倍(或者至少1.5倍，或者至少2倍，或者至少5倍)和/或最多相差20倍(或最多相差10倍)。

本公开的一些示例涉及用于使用涡流xMR设备检测磁场传感器中的过场状况和有效操作范围的设备和方法。为此，磁阻结构中的涡流状态的特定特性可用于检测暴露于高(磁性)场，例如由电流生成的。例如，可以提供检测过电流或场类别信息作为可容易被电子系统使用的直流电压值的方式，由此能够使系统的制造者、拥有者或用户节省成本并提供对其系统的保护。例如，本公开的一些实施例可用于电流传感器，其用于气隙检测的速度传感器中的过电流检测。

其他示例可要求芯片尺寸和电路设计方面的附加努力以检测过电流状态。此外，微秒(μs)范围的响应时间可以是普遍的。

例如，过电流检测方案可以采用运算放大器与比较器一起。这可以提供低成本和易配置的解决方案，能够同时实现过电流检测和电流监控。响应时间可以低至1μs。然而，多个芯片可以要求大的占位面积和/或板空间。此外，测量精度和温度稳定性可以较低。增加测量精度会要求昂贵的精度放大器和电阻器。

另一种过电流检测方案可以采用电流感测放大器与比较器一起。这能够使过电流检测和电流监控具有低至2μs的响应时间。然而，在该方法中，多个芯片也会要求大的占位面积和/或板空间。此外，可以要求用于精度阈值设置的精确外部参考。

过电流检测方案的另一示例可以采用集成过电流检测器，与分立的运算放大器解决方案相比，其具有较小的占位面积，节省面积大于(板空间的)50％。集成精度参考可以经由单个外部电阻器设置阈值跳变点。然而，该方案不能报告电流值。

与一个或多个前面详述的示例和附图一起提及和描述的方面和特征也可以与一个或多个其他示例组合，以替代其他示例的类似特征或者向其他示例附加地引入该特征。

示例可进一步为或者涉及计算机程序，其具有用于在计算机或处理器上执行计算机程序时执行一种或多种上述方法的程序代码。可以通过编程计算机或处理器执行各种上述方法的步骤、操作或处理。示例还可以覆盖程序存储设备(诸如数字数据存储介质)，它们是机器、处理器或计算机可读的，并且编码指令的机器可执行、处理器可执行或计算机可执行程序。这些指令执行或引发执行上述方法的一些或所有动作。程序存储设备可以包括或者例如作为数字存储器、磁性存储介质(诸如磁盘和磁带)、硬盘驱动器或光学可读数字数据存储介质。又一些示例还可以覆盖计算机、处理器或控制单元(它们被编程以执行上述方案的动作)或者(现场)可编程逻辑阵列((F)PLA)或(现场)可编程门阵列((F)PGA)(它们被编程以执行上述方法的动作)。

说明书和附图仅仅示出了本公开的原理。此外，本文引用的所有示例主要仅用于表示教学目的来帮助阅读者理解本公开的原理以及由发明人对本领域贡献的概念。本文引用本公开的原理、方面和示例的所有表述以及其具体示例用于包括其等效物。

执行特定功能的表示为“用于…的装置”的功能模块可以表示被配置为执行特定功能的电路。因此，“用于…的装置”可以实施为“被配置为或适于…的装置”，诸如被配置为或适于对应人任务的设备或电路。

图中所示各个元件的功能，包括表示为“装置”、“用于提供传感器信号的装置”、“用于生成传输信号的装置”等的任何功能框可以专用硬件的形式来实施，诸如“信号提供器”、“信号处理单元”、“处理器”、“控制器”等，以及以能够与适当软件相结合执行软件的硬件的形式来实施。当由处理器提供时，功能可以通过单个专用处理器、通过单个共享处理器或者通过多个独立处理器(它们中的一些或所有可以被共享)来提供。然而，术语“处理器”或“控制器”不限于仅能够执行软件的硬件，而是可以包括数字信号处理器(DSP)硬件、网络处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、用于存储软件的只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和非易失性存储器。还可以包括传统和/或定制的其他硬件。

例如，框图可以示出实施本公开的远离的高级电路图。类似地，流程图、状态转换图、随机码等可以表示各种处理、操作或步骤，它们例如可以基本以计算机可读介质来表示并且通过计算机或处理器来执行，无论这些计算机或处理器是否被明确示出。说明书和权利要求中公开的方法可以通过具有用于执行这些方法的每个对应动作的装置的设备来实施。

应理解，说明书或权利要求书中公开的多个动作、处理、操作、步骤或功能的公开可以不构造为具体顺序，除非另有明确指定或暗示，例如由于技术原因。因此，多个动作或功能的公开不将它们限于具体顺序，除非这些动作或功能由于技术原因不可互换。此外，在一些示例中，单个动作、功能、处理、操作或步骤分别可以包括或者可以分为多个子动作、子功能、子处理、子操作或子步骤。除非明确排除，否则可以包括这些子动作，并且该单个动作的部分公开起作用。

此外，以下权利要求书被结合到详细的说明书中，其中，每个权利要求可以代表独立的示例。虽然每个权利要求可以代表独立的示例，但应该注意，尽管从属权利要求可以在权利要求中表示与一个或多个其他权利要求的特定组合，但其他示例还可以包括从属权利要求与每个其他从属或独立权利要求的主题的组合。本文明确提出这种组合，除非表明不包括特定组合。此外，一个权利要求的特征也包括至任何其他独立权利要求，即使该权利要求没有直接从属于独立权利要求。

Claims (20)

1.一种传感器电路(300)，包括：

第一磁阻器(331)，具有第一电阻传递函数；

第二磁阻器(332)，具有不同的第二电阻传递函数，

其中所述第一磁阻器和所述第二磁阻器(331、332)串联连接在所述传感器电路(300)的第一电源端子和第二电源端子(301-1、301-2)之间，

其中所述第一磁阻器和所述第二磁阻器(331，332)均包括：相应的磁性自由层(116)，被配置为在所述磁性自由层(116)中自发地生成涡流磁化图案；以及相应的磁性参考层(114)，具有直接参考磁化图案，

其中用于去除所述第一磁阻器(331)的磁性自由层(116)中的涡流磁化图案的湮没场强度不同于用于去除所述第二磁阻器(332)的磁性自由层(116)中的涡流磁化图案的湮没场强度。

2.根据权利要求1所述的传感器电路(300)，其中所述第一电阻传递函数和所述第二电阻传递函数均包括相应的线性范围和相应的饱和范围，其中所述第一电阻传递函数和所述第二电阻传递函数的从所述线性范围到所述饱和范围的相应转换发生在外部施加的磁场(305)的不同强度处。

3.根据权利要求1或2所述的传感器电路(300)，其中针对外部施加的磁场(305)的给定变化，所述第一磁阻器(331)的相对于所述第一磁阻器(331)的基本电阻的电阻变化对应于所述第二磁阻器(332)的相对于所述第二磁阻器(332)的基本电阻的电阻变化，其中相应的基本电阻表示正在消失的外部施加的磁场(305)处的电阻。

4.根据前述权利要求中任一项所述的传感器电路(300)，其中所述第一磁阻器(331)的磁性自由层(116)的尺寸不同于所述第二磁阻器(332)的磁性自由层(116)的对应尺寸。

5.根据前述权利要求中任一项所述的传感器电路(300)，还包括：

监控电路，被配置为监控所述第一磁阻器和所述第二磁阻器(331，332)之间的节点与参考节点之间的电压，并且在所述电压改变大于预定阈值的情况下生成输出信号。

6.根据前述权利要求中任一项所述的传感器电路(300)，其中所述传感器电路(300)是桥接电路，其中所述桥接电路的第一分支包括所述第一磁阻器和所述第二磁阻器(331，332)。

7.根据权利要求6所述的传感器电路(300)，还包括第二分支，所述第二分支包括具有第三电阻传递函数的第三磁阻器和具有第四电阻传递函数的第四磁阻器，所述第四电阻传递函数不同于所述第三电阻传递函数，其中所述第三磁阻器和所述第四磁阻器串联连接在所述传感器电路(300)的所述第一电源端子和所述第二电源端子(301-1，301-2)之间。

8.一种磁性传感器桥接电路(500)，包括：

串联连接的第一磁阻涡流传感器元件和第二磁阻涡流传感器元件(331，332)；

串联连接的第三磁阻涡流传感器元件和第四磁阻涡流传感器元件(533，534)，

其中所述第一磁阻涡流传感器元件和所述第三磁阻涡流传感器元件(331，533)连接至所述磁性传感器桥接电路(500)的第一电源端子(301-1)，

其中所述第二磁阻涡流传感器元件和所述第四磁阻涡流传感器元件(332，534)连接至所述磁性传感器桥接电路(500)的不同的第二电源端子(301-2)，

其中所述第一磁阻涡流传感器元件和所述第四磁阻涡流传感器元件(331，534)具有第一电阻传递函数，所述第一电阻传递函数具有第一湮没场强度，用于去除相应磁阻涡流传感器元件(331，534)的相应磁性自由层(116)中的涡流磁化图案，

其中所述第二磁阻涡流传感器元件和所述第三磁阻涡流传感器元件(332，533)具有第二电阻传递函数，所述第二电阻传递函数具有不同的第二湮没场强度，用于去除相应磁阻涡流传感器元件(332，533)的相应磁性自由层(116)中的涡流磁化图案；以及

监控电路(550)，被配置为监控所述第一磁阻涡流传感器元件和所述第二磁阻涡流传感器元件(331，332)的公共端子(502-1)与所述第三磁阻涡流传感器元件和所述第四磁阻涡流传感器元件(533，534)的公共端子(502-2)之间的电压，并且在所述电压改变大于预定阈值的情况下生成输出信号。

9.根据权利要求8所述的磁性传感器桥接电路(500)，其中所述第二电阻传递函数的所述第二湮没场强度是所述第一电阻传递函数的所述第一湮没场强度的至少1.1倍。

10.根据权利要求8或9所述的磁性传感器桥接电路(500)，其中所述第二电阻传递函数的基本电阻与所述第一电阻传递函数的基本电阻的比率对应于所述第二电阻传递函数的灵敏度与所述第一电阻传递函数的灵敏度的比率。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的磁性传感器桥接电路(500)，其中所述第二电阻传递函数的基本电阻等于所述第一电阻传递函数的基本电阻。

12.一种传感器系统(800)，包括：

第一磁性传感器桥接电路(870)，包括：

串联连接的第一磁阻涡流传感器元件和第二磁阻涡流传感器元件(331，332)；和

串联连接的第三磁阻涡流传感器元件和第四磁阻涡流传感器元件(533，534)，

其中所述第一磁阻涡流传感器元件和所述第三磁阻涡流传感器元件(331，533)连接至所述传感器系统(800)的第一电源端子(801-1)，

其中所述第二磁阻涡流传感器元件和所述第四磁阻涡流传感器元件(332，534)连接至所述传感器系统(800)的不同的第二电源端子(801-2)，

其中所述第一磁阻涡流传感器元件和所述第四磁阻涡流传感器元件(331，534)具有第一电阻传递函数，所述第一电阻传递函数具有第一湮没场强度，用于去除相应磁阻涡流传感器元件(331，534)的相应磁性自由层(116)中的涡流磁化图案；

第二磁性传感器桥接电路(875)，位于邻近所述第一磁性传感器桥接电路(870)，并且包括：

串联连接的第五磁阻涡流传感器元件和第六磁阻涡流传感器元件(835，836)；和

串联连接的第七磁阻涡流传感器元件和第八磁阻涡流传感器元件(837，838)，

其中所述第五磁阻涡流传感器元件和所述第七磁阻涡流传感器元件(835，837)连接至所述传感器系统(800)的第三电源端子(801-3)，

其中所述第六磁阻涡流传感器元件和所述第八磁阻涡流传感器元件(836，838)连接至所述传感器系统的不同的第四电源端子(801-4)，

其中所述第五磁阻涡流传感器元件和所述第八磁阻涡流传感器元件(835，838)具有第二电阻传递函数，所述第二电阻传递函数具有不同的第二湮没场强度，用于去除相应磁阻涡流传感器元件(332，533)的相应磁性自由层(116)中的涡流磁化图案；以及

监控电路(550)，被配置为监控所述传感器系统(800)的第一测试端子和第二测试端子(803-1，803-2)之间的电压，并且在所述电压改变大于预定阈值的情况下生成输出信号。

13.根据权利要求12所述的传感器系统(800)，其中从所述第一磁阻涡流传感器元件、所述第二磁阻涡流传感器元件、所述第三磁阻涡流传感器元件或所述第四磁阻涡流传感器元件(331，332，533，534)中的任一个到所述第五磁阻涡流传感器元件、所述第六磁阻涡流传感器元件、所述第七磁阻涡流传感器元件或所述第八磁阻涡流传感器元件(835，836，837，838)中的任一个的最大距离小于5mm。

14.根据权利要求12或13所述的传感器系统(800)，其中所述第六磁阻涡流传感器元件和所述第七磁阻涡流传感器元件(836，837)具有相对于所述第二电阻传递函数反转的电阻传递函数。

15.根据权利要求12至14中任一项所述的传感器系统(800)，其中所述第二磁阻涡流传感器元件和所述第三磁阻涡流传感器元件(332，533)具有相对于所述第一电阻传递函数反转的电阻传递函数。

16.根据权利要求15所述的传感器系统(800)，其中在操作所述传感器系统(800)期间，所述第一测试端子(803-1)的电压对应于在所述第一磁阻涡流传感器元件和所述第二磁阻涡流传感器元件(331，332)的公共端子(502-1)与所述第三磁阻涡流传感器元件和所述第四磁阻涡流传感器元件(533，534)的公共端子(502-2)之间的电压，其中所述第二测试端子(803-2)的电压对应于在所述第五磁阻涡流传感器元件和所述第六磁阻涡流传感器元件(835，836)的公共端子(502-3)与所述第七磁阻涡流传感器元件和所述第八磁阻涡流传感器元件(837，838)的公共端子(502-4)之间的电压。

17.根据权利要求15或16所述的传感器系统(800)，其中在操作所述传感器系统(800)期间，所述第一电源端子和所述第二电源端子(801-1，801-2)之间的电压不同于所述第三电源端子和所述第四电源端子(801-3，801-4)之间的电压。

18.根据权利要求12至17中任一项所述的传感器系统(800)，其中所述第二磁阻涡流传感器元件和所述第三磁阻涡流传感器元件(332，533)具有所述第二电阻传递函数。

19.根据权利要求18所述的传感器系统(800)，其中所述第一测试端子(803-1)连接至所述第一磁阻涡流传感器元件和所述第二磁阻涡流传感器元件(331，332)的公共端子(502-1)，其中所述第二测试端子(803-2)连接至所述第三磁阻涡流传感器元件和所述第四磁阻涡流传感器元件(533，534)的公共端子(502-2)。

20.根据权利要求18或19所述的传感器系统(800)，其中所述第一磁阻涡流传感器元件、所述第二磁阻涡流传感器元件、所述第三磁阻涡流传感器元件和所述第四磁阻涡流传感器元件(331，332，533，534)的相应磁性参考层(114)的相应参考磁化图案彼此相对平行。