CN110703163A - 具有交错和/或滑动平均/总和旋转相位的霍尔传感器 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及具有交错和/或滑动平均/总和旋转相位的霍尔传感器。一个示例实施例可以包括一种传感器系统，该传感器系统包括M个(正整数)旋转电流霍尔传感器和多路复用器，每个传感器具有N个(大于1的整数)不同的旋转相位，在这些旋转相位期间，每个传感器可以获取传感器数据，多路复用器可以根据M×N个旋转相位传感器序列来选择传感器的传感器数据。传感器序列的M×N个不同的旋转相位可以交错，其中针对每个传感器的N个旋转相位的时域中的平均值是相同的。对于M个传感器中的每个，可以确定针对来自该传感器的传感器数据的一个或多个最新表示的总和和/或平均值。

Description

具有交错和/或滑动平均/总和旋转相位的霍尔传感器
技术领域
本公开涉及传感器系统，并且更具体地涉及用于采用具有交错旋转相位和/或滑动平均/总和的旋转电流霍尔传感器的系统和方法。
背景技术
霍尔效应传感器(或霍尔传感器)可以通过生成响应于磁场而变化的电压来感测磁场。但是，霍尔传感器的准确度可能会因诸如霍尔传感器的霍尔板桥的不对称、机械应力等因素引起的偏移而降低。放大来自霍尔传感器的信号的放大器可能引入附加偏移。为了消除这些偏移，可以采用旋转电流技术，其中电流可以在两个或更多个不同的旋转相位期间在不同方向上施加到霍尔传感器(和/或反转放大器和/或ADC(模数转换器)输入)。来自不同旋转相位的传感器信号可以被平均或求和以消除这些偏移。
发明内容
为了解决以上问题，本公开提供一种装置和方法。
根据一个方面，提供了一种装置。该装置包括：M个旋转电流霍尔传感器，其中M是大于1的整数，其中在一个或多个传感器序列中的每个传感器序列中，M个旋转电流霍尔传感器中的每个旋转电流霍尔传感器被配置为：在旋转电流霍尔传感器的N个旋转相位中的每个旋转相位期间，获取针对旋转电流霍尔传感器的旋转相位的相关联的传感器数据，其中N是大于1的偶数；以及对于旋转电流霍尔传感器的N个旋转相位中的每个旋转相位，在传感器序列的相关联的时间实例处生成相关联的传感器数据的表示，其中相关联的时间实例对应于旋转相位的结束，其中传感器序列包括M×N个旋转相位，其中M×N个旋转相位包括针对M个旋转电流霍尔传感器中的每个旋转电流霍尔传感器的N个旋转相位；以及多路复用器，被配置为从M个旋转电流霍尔传感器接收信号，并且在每个传感器序列的M×N个旋转相位的每个相关联的时间实例处，输出与与时间实例相关联的旋转相位相关联的相关联的传感器数据的表示，旋转相位与时间实例相关联，其中对于M个旋转电流霍尔传感器中的每个旋转电流霍尔传感器，针对一个或多个传感器序列中的每个传感器序列中的旋转电流霍尔传感器的N个相位的相应时间实例的平均值是针对M个旋转电流霍尔传感器中的每个旋转电流霍尔传感器的传感器序列的共同的平均时间实例。
在一些实施例中，还包括计算电路系统，计算电路系统被配置为：在每个传感器序列的M×N个旋转相位中的每个旋转相位期间，接收与旋转相位相关联的相关联的传感器数据的表示；以及响应于接收到每个传感器序列，对于每个旋转电流霍尔传感器，确定以下之一各项中的一项：针对旋转电流霍尔传感器的一个或多个最新旋转相位的相关联的传感器数据的表示的相应总和，或者针对旋转电流霍尔传感器的一个或多个最新旋转相位的相关联的传感器数据的表示的相应平均值。
在一些实施例中，对于每个旋转电流霍尔传感器，一个或多个最新旋转相位是N个最新旋转相位。
在一些实施例中，每个传感器序列的M×N个旋转相位是连续N个连续组的M个旋转相位，其中与该组的M个旋转相位中的其他旋转相位相比，每组M个旋转相位中的每个旋转相位与M个旋转电流霍尔传感器中的不同旋转电流霍尔传感器相关联。
在一些实施例中，计算电路系统还被配置为：响应于接收到每个旋转相位而进行执行以下之一各项中的一项：将相应总和重新确定为针对与旋转相位相关联的旋转电流霍尔传感器的一个或多个最新旋转相位的相关联的传感器数据的表示的总和；或者将相应平均值重新确定为针对与旋转相位相关联的旋转电流霍尔传感器的一个或多个最新旋转相位的相关联的传感器数据的表示的平均值。
在一些实施例中，N是8，并且其中对于每个旋转电流霍尔传感器，一个或多个最新旋转相位是N/2个最新旋转相位。
在一些实施例中，对于每个旋转电流霍尔传感器，计算电路系统还被配置为：选择除了N/2个最新表示之外的相关联的传感器数据的两个表示；以及进行执行以下之一各项中的一项：通过将所选择的两个表示之间的差异的一半与相应总和进行相加或相减操作中的一个操作来调节相应总和；或者通过将所选择的两个表示之间的差异的一半与相应平均值进行相加或相减操作中的一个操作来调节相应平均值。
在一些实施例中，M是2或3中的一个。
在一些实施例中，N是2、4或8中的一个。
根据一个方面，提供了一种装置。该装置包括：M个旋转电流霍尔传感器，其中M是大于1的整数，其中在一个或多个传感器序列中的每个传感器序列中，M个旋转电流霍尔传感器中的每个旋转电流霍尔传感器被配置为：在旋转电流霍尔传感器的N个旋转相位中的每个旋转相位期间，获取针对旋转电流霍尔传感器的旋转相位的相关联的传感器数据，其中N是大于1的偶数；以及对于旋转电流霍尔传感器的N个旋转相位中的每个旋转相位，在传感器序列的相关联的时间实例处生成相关联的传感器数据的表示，其中相关联的时间实例对应于旋转相位的结束，其中传感器序列包括连续N个连续组的M个旋转相位中的M×N个旋转相位，其中与该组的M个旋转相位中的其他旋转相位相比，每组M个旋转相位中的每个旋转相位与M个旋转电流霍尔传感器中的不同旋转电流霍尔传感器相关联；多路复用器，被配置为从M个旋转电流霍尔传感器接收信号，并且在每个传感器序列的M×N个旋转相位的每个相关联的时间实例处，输出与与相关联于时间实例相关联的旋转相位相关联的相关联的传感器数据的表示，旋转相位与时间实例相关联；以及计算电路系统，被配置为：在每个传感器序列的M×N个旋转相位中的每个旋转相位期间，接收与旋转相位相关联的相关联的传感器数据的表示；以及对于每个旋转电流霍尔传感器，响应于每组M个旋转相位，确定以下之一各项中的至少一项：针对旋转电流霍尔传感器的一个或多个最新旋转相位的相关联的传感器数据的表示的相应总和，或者针对旋转电流霍尔传感器的一个或多个最新旋转相位的相关联的传感器数据的表示的相应平均值。
在一些实施例中，对于一个或多个传感器序列中的每个传感器序列，N组M个旋转相位包括连续N/2个连续对的成组的旋转相位，其中每对成组的旋转相位包括第一组M个旋转相位，接着是第二组M个旋转相位，其中第一组M个旋转相位具有与第一组M个旋转相位中的M个旋转相位相关联的M个旋转电流霍尔传感器的第一排序，其中第二组M个旋转相位具有与第二组M个旋转相中的M个旋转相位相关联的M个旋转电流霍尔传感器的第二排序，并且其中第一排序与第二排序相反。
在一些实施例中，对于M个旋转电流霍尔传感器中的每个旋转电流霍尔传感器，一个或多个传感器序列中的每个传感器序列中的旋转电流霍尔传感器的N个相位的相应时间实例的平均值是M个旋转电流霍尔传感器中的每个旋转电流霍尔传感器的传感器序列的共同的平均时间实例。
在一些实施例中，对于M个旋转电流霍尔传感器中的每个旋转电流霍尔传感器，针对一个或多个传感器序列的最新的连续N个连续组的M个旋转相位中的旋转电流霍尔传感器的N个相位的相应时间实例的平均值是针对M个旋转电流霍尔传感器中的每个旋转电流霍尔传感器的共同的平均时间实例。
在一些实施例中，M是2或3中的一个。
在一些实施例中，N是2、4或8中的一个。
在一些实施例中，对于每个旋转电流霍尔传感器，一个或多个最新旋转相位是N个最新旋转相位。
根据一个方面，提供了一种方法。该方法包括：在多个传感器序列中的每个传感器序列的每个旋转相位期间，获取针对旋转相位的相应传感器数据，其中旋转相位是M个旋转电流霍尔传感器中的相应旋转电流霍尔传感器的N个旋转相位之一中的一个旋转相位，其中每个传感器序列包括M×N个旋转相位，其中对于每个传感器序列，相应旋转电流霍尔传感器的相应旋转相位唯一地与传感器序列中的相应位置相关联，并且其中M是大于1的整数并且N是大于1的偶数；以及在与每个传感器序列的每个旋转相位的结束相对应的相应时间实例处，生成针对旋转相位而获取的所获取的相应传感器数据，其中对于M个旋转电流霍尔传感器中的每个旋转电流霍尔传感器，针对一个或多个传感器序列中的每个传感器序列中的旋转电流霍尔传感器的N个旋转相位的相应时间实例的平均值是针对M个旋转电流霍尔传感器中的每个旋转电流霍尔传感器的传感器序列的共同的平均时间实例。
在一些实施例中，还包括：对于每个旋转电流霍尔传感器和每个传感器序列，确定针对旋转电流霍尔传感器的一个或多个最新旋转相位的相关联的传感器数据的表示的相应平均值。
在一些实施例中，还包括：响应于输出每个旋转相位，将针对与旋转相位相关联的旋转电流霍尔传感器的一个或多个最新旋转相位的相关联的传感器数据的表示的相应平均值重新确定为与旋转电流霍尔传感器相关联的相关联的传感器数据的一个或多个最新表示的平均值。
在一些实施例中，每个传感器序列的M×N个旋转相位是N个连续组的M个旋转相位，其中与该组的M个旋转相位中的其他旋转相位相比，每组M个旋转相位中的每个旋转相位与M个旋转电流霍尔传感器中的不同旋转电流霍尔传感器相关联。
在一些实施例中，M是2或3中的一个。
在一些实施例中，N是2、4或8中的一个。
在一些实施例中，对于每个旋转电流霍尔传感器，一个或多个最新旋转相位是N个最新旋转相位。
本发明能够实现有益的技术效果。
附图说明
图1是示出根据本文中描述的各个方面的具有放大器的示例性的四相旋转电流霍尔传感器的图；
图2是示出根据本文中描述的各个方面的具有ADC(模数转换器)的示例性的八相旋转电流霍尔传感器的图；
图3A是示出可以结合本文中讨论的各个方面使用的示例性的三维旋转电流霍尔传感器系统的图；
图3B是示出具有顺序旋转相位以及用于来自多个通道的旋转电流霍尔传感器的通道多路复用的现有传感器序列的示例的图；
图4是结合示例磁场示出图3B的现有传感器序列、以及针对三个多路复用通道的延迟、更新时间和幅度误差的图；
图5是示出根据本文中讨论的各个方面的可以促进多路复用通道之间的旋转相位的交错和/或旋转相位的滑动平均/求和的示例传感器系统的框图；
图6是示出根据本文中讨论的各个方面的可以由包括M个通道(每个通道具有N个旋转相位)的旋转电流霍尔传感器系统采用的示例交错传感器序列的图；
图7是示出根据本文中讨论的各个方面的可以由包括3个通道(每个通道具有4个旋转相位)的旋转电流霍尔传感器系统采用的示例交错传感器序列的图；
图8是示出根据本文中讨论的各个方面的促进在包括M个通道(每个通道具有N个旋转相位)的交错旋转电流霍尔传感器系统中进行滑动平均或求和的示例传感器序列的图；
图9是示出根据本文中讨论的各个方面的促进在包括2个通道(每个通道具有2个旋转相位)的交错旋转电流霍尔传感器系统中进行滑动平均或求和的示例传感器序列的图；
图10是结合示例磁场示出如本文中讨论的具有滑动平均的交错传感器序列、以及针对三个多路复用通道的延迟、更新时间和幅度误差的图；
图11是示出根据本文中讨论的各个方面的依据在没有滑动平均/求和(顶部)的4个旋转相位通道、具有滑动平均/求和(中间)的4个旋转相位通道以及具有滑动平均/求和(底部)的8个旋转相位通道之间的更新速率的比较的图；
图12是示出根据本文中讨论的各个方面的8个旋转相位通道中的最新4个旋转相位的滑动平均的图；
图13是示出根据本文中讨论的各个方面的针对2个通道(每个通道具有4个旋转相位)的旋转相位的滑动平均的图；以及
图14是示出根据本文中讨论的各个方面的促进基于交错传感器序列来生成传感器数据和/或传感器数据的滑动求和或平均的方法的流程图。
具体实施方式
现在将参考附图来描述本公开，其中相同的附图标记始终用于表示相同的元件，并且其中所示的结构和设备不一定按比例绘制。如本文中使用的，术语“组件”、“系统”、“接口”等旨在指代与计算机相关的实体、硬件、软件(例如，执行软件)和/或固件。例如，组件可以是处理器(例如，微处理器、控制器或其他处理设备)、在处理器上运行的进程、控制器、对象、可执行程序、程序、存储设备、计算机、具有处理设备的平板PC和/或用户设备(例如，移动电话等)。举例来说，在服务器上运行的应用和服务器也可以是组件。一个或多个组件可以驻留在进程内，并且组件可以位于一个计算机上和/或分布在两个或更多个计算机之间。本文中可以描述一组元素或一组其他元素，其中术语“组”可以被解释为“一个或多个”。
此外，例如这些组件可以从其上存储有各种数据结构的各种计算机可读存储介质执行，诸如利用模块。组件可以经由本地和/或远程过程进行通信，诸如根据具有一个或多个数据分组的信号(例如，来自一个组件的数据与本地系统、分布式系统和/或跨网络(诸如互联网、局域网、广域网、或经由信号与其他系统的类似网络)的另一组件交互)。
作为另一示例，组件可以是具有由电气或电子电路系统操作的机械部件提供的特定功能的装置，其中电气或电子电路系统可以由通过一个或多个处理器执行的软件应用或固件应用操作。一个或多个处理器可以在该装置内部或外部，并且可以执行软件或固件应用的至少一部分。作为又一示例，组件可以是通过没有机械部件的电子组件提供特定功能的装置；电子组件可以在其中包括一个或多个处理器以执行至少部分赋予电子组件的功能的软件和/或固件。
词语“示例性”的使用旨在以具体方式呈现概念。如在本申请中使用的，术语“或”旨在表示包括性的“或”而不是排他性的“或”。也就是说，除非另有说明或从上下文中清楚，否则“X采用A或B”旨在表示任何自然的包括性排列。也就是说，如果X采用A；X采用B；或者X采用A和B两者，则在任何前述情况下满足“X采用A或B”。另外，本申请和所附权利要求中使用的冠词“一个(a)”和“一个(an)”通常应当理解为表示“一个或多个”，除非另有说明或从上下文清楚地指向单数形式。此外，如果具体实施方式和权利要求中使用术语“包括(including)”、“包括(includes)”、“具有(having)”、“具有(has)”、“具有(with)”或其变体，这些术语旨以类似于术语“包括(comprising)”的方式是包括性的。
如本文中使用的，术语“电路系统”可以指代、是以下各项的一部分或者包括专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享的、专用的或成组的)和/或存储器(共享的、专用的或成组的)、组合逻辑电路和/或提供所描述的功能的其他合适的硬件组件。在一些实施例中，电路系统可以在一个或多个软件或固件模块中实现，或者与电路系统相关联的功能可以由一个或多个软件或固件模块实现。在一些实施例中，电路系统可以包括至少部分在硬件中可操作的逻辑。可以使用任何适当配置的硬件和/或软件将本文中描述的实施例实现到系统中。
本文中公开的实施例可以包括采用具有交错旋转相位和/或滑动平均/求和的旋转电流霍尔传感器的系统和/或方法。
旋转电流霍尔传感器具有两个或更多个旋转相位，这些旋转相位可以对应于该传感器的跨霍尔板桥的两个或更多个不同的电流方向(例如，单独地或与改变放大器、ADC等的输入的极性相结合)。首先参考图1，示出了示出可以结合本文中讨论的各个方面使用的具有放大器的示例四相旋转电流霍尔传感器的图。参考图2，示出了示出可以结合本文中讨论的各个方面使用的具有ADC的示例八相旋转电流霍尔传感器的图。在其他方面(图1和2中未示出)，也可以采用其他数目的旋转相位，例如，两个旋转相位(例如，具有正交电流方向以消除与霍尔传感器的偏移)等。可选地，在本文中讨论的各种旋转电流霍尔传感器(例如，图1和2所示的传感器等)中，可以采用低通滤波器(未示出)来对可能干扰传感器信号的AC(交流电)进行斩波。如图1和2所示，对来自旋转电流霍尔传感器的不同旋转相位求和或平均可以消除由传感器的霍尔板桥引入的偏移(例如，经由不对称性、机械应力等)和/或由其他电路元件(诸如放大器(例如，运算放大器(op amp))、模数转换器(ADC)等)引入的偏移。
现在参考图3A，示出了示出可以结合本文中讨论的各个方面使用的示例三维旋转电流霍尔传感器系统300的图。图3A的传感器系统可以包括多个旋转电流霍尔传感器310(如图所示，在三个不同的通道(X通道、Y通道和Z通道)中)、对传感器310的输出进行多路复用的多路复用器320(例如，被获取用于传感器310的旋转相位的传感器数据的模拟表示)、以及可以生成传感器数据的多路复用表示的数字表示的ADC(模数转换器)330。在各种其他示例中，传感器系统可以包括更少的通道(例如，一个或两个)或更多的通道(例如，四个或更多个)。在各种实施例中，本文中讨论的传感器系统可以用在各种上下文中，诸如用于感测位置、角位置等。
参考图3B，示出了示出具有顺序旋转相位以及用于来自多个通道的旋转电流霍尔传感器的通道多路复用的现有传感器序列的图。如在图3B中可以看到的，现有的多通道旋转电流霍尔传感器系统更新用于第一通道(例如，X)的旋转电流霍尔传感器的每个旋转相位，随后更新用于第二通道(例如，Y)的传感器的每个旋转相位，并且以这种方式针对每个通道的传感器继续进行，并且重复该传感器序列。如本文中使用的，“传感器序列”可以指代为传感器系统(例如，诸如图3A或5的多路复用传感器系统等)的每个不同通道(例如，在图3B的示例中，M个通道中的每个不同通道，其中M＝4(X、Y、Z和T))的每个不同相位(例如，在图3B的示例中，N个相位中的每个不同相位，其中N＝4(1、2、3和4))提供单个更新的时间有序序列。图3B所示的传感器序列是顺序的，其中旋转相位首先在时间上按通道排序，然后按相位排序。因此，在图3B的传感器序列中，对于每个通道，该通道的每个旋转相位顺序地布置(例如，X通道的旋转相位1之后是旋转相位2，旋转相位2之后是旋转相位3，等等)，并且通道也顺序地布置(例如，所有X通道旋转相位之后是所有Y通道旋转相位，等等)。传感器序列的每个旋转相位可以具有相同的持续时间(例如，在图3B的示例中为12.5μs)，以给出该持续时间的更新速率乘以每个通道的旋转相位的数目(例如，在图3B中，4×12.5μs＝50μs)，并且通道之间的延迟是该更新速率的倍数，其取决于更新通道的顺序(例如，X与Y之间是50μs，X与Z之间是100μs)。
现有传感器系统采用顺序序列，诸如图3B所示的示例，虽然对于某些目的而言足够(例如，具有相对较慢的变化的磁场或相对较低的准确度要求)，但也具有多个缺点。参考图4，结合示例磁场示出了图3B的现有传感器序列、以及针对三个多路复用通道的延迟、更新时间和幅度误差的图。如图4所示，现有技术可能导致所有通道的高延迟、通道之间的高延迟(这可能导致多维(例如，2D、3D等)传感器中的高位置、角度或相位误差，尤其是在快速变化的输入信号的情况下)、通道之间的不同延迟和高抖动(时域中的不确定性)。
与现有技术相比，本文中讨论的实施例可以采用交错旋转相位和/或滑动平均/求和中的一个或多个，这可以提供优于现有技术的多个优点，诸如减少所有通道的延迟，减少或消除通道之间的延迟，减少或消除抖动，以及在通道之间对传感器数据进行时间同步(例如，对于每个通道具有相同有效时间的平均或总和的传感器数据)。
参考图5，示出了根据本文中讨论的各个方面的可以促进多路复用通道之间的旋转相位的交错和/或旋转相位的滑动平均/求和的示例传感器系统500的框图。系统500可以包括M个(其中M是大于或等于1的整数，例如，1、2、3等)旋转电流霍尔传感器510i(在采用旋转相位的交错的实施例中，M>1)、多路复用器520、一个或多个ADC(模数转换器)530和计算电路系统540。
每个旋转电流霍尔传感器510i可以在针对传感器510i的N个旋转相位中的每个旋转相位期间(其中N是大于1的偶数，例如，2、4、8等)获取针对该传感器510i的旋转相位的相关联的传感器数据。在这N个旋转相位中的每个旋转相位结束时或接近结束的时间实例期间，传感器510i可以使得所针对该旋转相位的所获取的传感器数据的表示可用或者生成针对该旋转相位的所获取的传感器数据的表示。在各种实施例中，每个传感器510i的每个旋转相位的所获取的传感器数据可以经由与传感器510i相关联的放大器(未示出)放大，诸如运算放大器。在各种实施例中，M个传感器510j的M×N个旋转相位可以根据与该实施例相关联的传感器序列(例如，交错传感器序列等)以特定的时间顺序布置，该传感器序列重复。
多路复用器520可以耦合到M个传感器510i中的每个，并且可以在传感器序列(例如，交错等)的每个时间实例处选择和输出来自与传感器序列中的该时间实例相关联的旋转相位的相关联的传感器数据的表示。
系统500还可以包括一个或多个ADC 530，ADC 530可以接收传感器数据的(模拟)表示(例如，当耦合到如图5所示的多路复用器520时，或者与耦合在每个传感器510i与多路复用器520之间的相关联的ADC耦合时)，并且生成其数字表示(例如，以输出到计算电路系统540)。
计算电路系统540可以耦合到ADC 530并且可以接收相关联的传感器数据的数字表示(或者如果每个传感器510i具有相关联的ADC 530，则计算电路系统540可以从多路复用器520接收传感器数据)。基于相关联的传感器数据的所接收的表示，计算电路系统540可以针对M个传感器510i中的每个传感器确定来自该传感器510i的传感器数据的一个或多个最新表示(例如，N个最新表示、N/2个最新表示等)的总和和/或平均(例如，加权平均等)。在一些方面(例如，其中一个或多个最新表示少于N个最新表示等)，计算电路系统540可以基于针对该传感器510i的传感器数据的一个或多个其他表示来调节所确定的总和和/或平均(例如，通过加上或减去所选择的两个表示之间的差异的一半)。取决于实施例，计算电路系统540可以针对M个传感器510i中的每个传感器，在每个传感器序列之后或者在采用滑动平均/求和的实施例中更频繁地(例如，每N个旋转相位，或来自该传感器510i的每个旋转相位)确定总和和/或平均(例如，每M×N个旋转相位)。在各种实施例中，计算电路系统540可以包括能够计算总和和/或平均的电路系统。在计算电路系统540基于传感器数据的数字表示来确定总和和/或平均的各种实施例中，计算电路系统540可以单独地或者与被配置为确定总和/平均的软件组合地包括硬件(例如，加法器、处理电路系统(例如，处理器、ASIC等))(备选地，在相关实施例中，计算电路系统540可以包括被配置为确定传感器数据的模拟表示的总和/平均的硬件)。
在各个方面，系统500的输出(例如，来自计算电路系统540等)可以例如经由串行接口(例如，以顺序方式等)提供给外部微处理器。
在各种实施例中，交错传感器序列可以由传感器系统(例如，传感器系统500)用作传感器序列。交错传感器序列具有的旋转相位可以在基于通道的任何排序之前按旋转相位在时间上排序。因此，在交错传感器序列中，可以在更新任何通道的第二旋转相位之前更新每个通道的第一旋转相位(并且如果每个通道有3个或更多个旋转相位，则可以在更新任何通道的第三旋转相位之前(或者如果每个通道没有3个或更多个旋转相位，则在重新更新每个通道的第一旋转相位之前)更新每个通道的第二旋转相位，等等)。相反，顺序传感器序列(诸如图3B的现有传感器序列)具有的旋转相位首先按通道并且然后按旋转相位在时间上排序。因此，在顺序传感器序列中，在更新第二通道(例如，Y通道)的任何旋转相位之前更新第一通道(例如，X通道)的每个旋转相位(并且如果存在3个或更多个通道，则在更新第三通道的任何旋转相位之前(或者如果没有3个或更多个通道，则在重新更新第一通道的任何旋转相位之前)更新第二通道的每个旋转相位，等等)。
作为示例，在具有M个传感器(每个传感器系统具有N个旋转相位)的传感器系统中，交错传感器序列可以包括被布置为连续N组M个旋转相位的M×N个旋转相位，其中传感器序列的第一组M个旋转相位是针对M个传感器中的每个传感器的第一旋转相位，传感器序列的第二组M个旋转相位是针对M个传感器中的每个传感器的第二旋转相位，等等。相反，在类似系统中，顺序传感器序列可以包括M×N个旋转相位，其中传感器序列的第一N个旋转相位是第一传感器的N个旋转相位，传感器序列的第二N个旋转相位是第二传感器的N个旋转相位，等等。
与现有传感器序列相比，本文中讨论的交错传感器序列(例如，被布置为连续N组M个旋转相位的M×N个旋转相位)具有的针对每个通道的旋转相位可以被排序为使得在每个传感器序列中，针对每个通道的旋转相位的时域中平均是相同的，因此针对每个通道的平均/总和的传感器数据与单个时间点相关联(例如，针对每个通道的平均/总和的传感器数据具有相同的时间戳)。在各种实施例中，针对每个通道的旋转相位可以被布置为使得针对每个通道的平均时间是针对传感器序列的中心时间。作为一个示例，可以通过反转M个旋转相位的连续组中的通道的排序来获取相同的平均时间。例如，在每个通道具有4个旋转相位的3通道(例如，X、Y和Z通道)传感器系统中，如果传感器序列开始于以第一顺序(例如，X1(表示X通道的第一相位)、Y1、Z1)包括每个通道的第一相位的一组3个旋转相位，则下一组3个旋转相位可以以相反顺序(例如，Z2、Y2、X2)包括每个通道的第二相位，该相反顺序可以针对第三相位再次反转(例如，X3、Y3、Z3)，并且针对第四相位再次反转(例如，Z4、Y4、X4)。
参考图6，示出了根据本文中讨论的各个方面的可以由包括M个通道(每个通道具有N个旋转相位)的旋转电流霍尔传感器系统采用的示例交错传感器序列的图。在图6中，传感器序列的M×N个旋转相位被布置成连续N组M个旋转相位，包括来自M个通道中的每个通道的单个旋转相位，其中第一组M个旋转相位具有第一排序(例如，A1到M1)并且每个连续组的M个旋转相位具有的排序与紧接在前的一组M个旋转相位相反(例如，第二组具有M2到A2，第三组(如果N>2)具有A3到M3，等等)。如图6所示，对于M个通道中的每个通道，这种排序可以保证传感器序列中的时域中的相同平均值，这可以相对于现有技术显著地减少误差(例如，角度误差、相位误差)。参考图7，示出了根据本文中讨论的各个方面的可以由包括3个通道(每个通道具有4个旋转相位)的旋转电流霍尔传感器系统采用的示例交错传感器序列的图。与图6的示例交错序列一样，对于每个传感器序列中的每个通道，图7在时域具有相同的平均值。在图7的示例中，每个旋转相位具有12.5μs的持续时间，通道可以具有75μs的平均延迟(等于图3B所示的延迟的平均值，但具有较小的不确定性)，并且通道之间没有延迟差异。如果传感器数据在每个传感器序列的末尾处求和或平均，则通道可以具有150μs的更新速率(然而，在各个方面，可以采用本文中讨论的滑动平均/求和技术来显著降低更新速率)。
如图6和7所示，与现有传感器序列相比，本文中讨论的实施例可以为多通道传感器系统的每个通道提供在时域中具有相同平均值的传感器数据。使用诸如图3B所示的现有的传感器序列在不同时间点为不同通道提供传感器数据，在一个时间点针对第一通道(例如，X通道)的传感器数据，在第二时间点针对第二通道(例如，Y通道)的传感器数据(例如，比X通道晚50μs)，以及在第三时间点针对第三通道(例如，Z通道)的传感器数据(例如，比Y通道晚50μs并且比X通道晚100μs)。因此，利用现有技术，没有单个时间点使得针对每个通道的传感器数据是可用的。相反，采用本文中讨论的交错技术可以提供比现有技术更准确的输出，并且针对特定时间点提供针对每个通道的完整的传感器数据。本文中讨论的交错技术可以消除通道之间的延迟变化和抖动，从而减少了多通道传感器系统中的误差。
在各种实施例中，除了交错技术之外，还可以应用滑动平均或求和技术。参考图8，示出了根据本文中讨论的各个方面的促进在包括M个通道(每个通道具有N个旋转相位)的交错旋转电流霍尔传感器系统中进行滑动平均或求和的示例传感器序列的图。参考图9，示出了根据本文中讨论的各个方面的促进在包括2个通道(每个通道具有2个旋转相位)的交错旋转电流霍尔传感器系统中进行滑动平均或求和的示例传感器序列的图。
如图8和9所示(例如，与图6-7相比)，类似的传感器序列可以用于滑动平均/求和以及交错。利用本文中讨论的交错传感器序列(例如，包括被布置为连续N组M个旋转相的M×N个旋转相位等)，在每个传感器序列的末尾，M个通道中的每个通道的N个旋转相位的时域中的平均值是相同的。但是，如图6-9所示，在每组M个旋转相位之后，对于M个通道中的每个通道，通道的最新N个旋转相位的时域中的平均值也是相同的(其中该组包括来自每个通道的单个旋转相位，并且连续的组具有相反的顺序)。因此，在各个方面，与在每个传感器序列之后相比，诸如在每组M个旋转相位之后，或者在该通道的每个旋转相位之后相比，可以对于该通道更频繁地确定(例如，经由计算电路系统540)通道的最新N个旋转相位的总和和/或平均。
使用图8和图9所示的滑动平均或求和技术可以显著降低多通道旋转电流霍尔传感器系统中的通道的更新速率。通过比较图6与图8可以看出，在没有滑动平均或求和的情况下，每个通道的更新速率是M×N×t(其中t是单个旋转相位的持续时间(例如，12.5μs))，其可以通过采用滑动平均或求和减小N倍到M×t倍。
参考图10，示出了结合示例磁场示出如本文中讨论的具有滑动平均的交错传感器序列、以及针对三个多路复用通道的延迟、更新时间和幅度误差的图。在本文中讨论的各个方面中，确定滑动平均或总和可以包括确定(或重新确定)通道的一个或多个(例如，N个、N/2个等)最新旋转相位的平均或总和，而无论最新旋转相位是否是传感器序列的最后旋转相位。
如本文中讨论的采用交错和/或滑动平均/求和的实施例可以相对于现有技术显著改进。旋转相位的交错(诸如图6-图10的示例传感器序列)可以将现有技术中看到的通道之间的恒定延迟差异减小到显著更小或为零的差异。附加地，采用滑动平均或滑动求和可以减少抖动，提高针对通道的更新速率，并且提高通道的速度和带宽。通过比较图10与图4可以看出，本文中讨论的实施例提供的传感器数据可以比现有技术明显更准确，具有更高的更新速率，并且在每次更新时具有通道之间的相同的平均时间。
参考图11，示出了根据本文中讨论的各个方面的依据在没有滑动平均/求和(顶部)的4个旋转相位通道、具有滑动平均/求和(中间)的4个旋转相位通道以及具有滑动平均/求和(底部)的8个旋转相位通道之间的更新速率的比较的图。如图11所示，滑动平均/求和可以显著降低旋转电流霍尔传感器的更新速率。在一些实施例中，传感器系统可以包括单个旋转电流霍尔传感器，并且可以确定针对来自该传感器的传感器数据的滑动总和和/或平均。
在图8-图11中，示出了在针对每个通道的最新N个旋转相位上的滑动平均/求和。但是，如图6-图9所示，在每组M个旋转相位之后，对于M个通道中的每个通道，通道的最新2k个(k是任何正整数)旋转相位的平均也是相同的(其中该组包括来自每个通道的单个旋转相位，连续的组具有相反的顺序)。因此，在各种实施例中，可以基于针对通道的少于N个旋转相位来采用滑动平均/求和。然而，因为旋转电流霍尔传感器的每个旋转相位可以(通常)受到不同偏移的影响(例如，由于霍尔传感器本身和/或其他耦合电路系统)，所以针对通道的少于N个旋转相位的滑动总和和/或平均可以包括总和或平均值没有被其他旋转相位取消的一个或多个偏移。因此，在各种实施例中，为了消除偏移，可以通过加上或减去特定项来调节这样的总和和/或平均(例如，针对通道的少于N个最新旋转相位的总和和/或平均)以消除偏移(例如，该通道的一个或多个其他旋转相位的线性组合，诸如该通道的两个其他旋转相位之间的差异的一半)。参考图12，示出了示出根据本文中讨论的各个方面的8个旋转相位通道中的最新4个旋转相位的滑动平均的图。如图12所示，最新4个旋转相位的滑动平均可以通过加上或减去两个其他旋转相位的差异的一半来调节以消除偏移。两个其他旋转相位以及是加上还是减去可以基于否则将在最新4个旋转相位被平均/求和之后保留的未取消的偏移来确定。
附加地，在一些实施例中，可以基于除图6-图10的交错传感器序列之外的其他传感器序列来确定滑动平均/总和。参考图13，示出了示出根据本文中讨论的各个方面的针对2个通道(每个通道具有4个旋转相位)的旋转相位的滑动平均的图。如图13所示，每个通道的更新速率是25μs(2(＝M)×12.5μs(＝t))，这比如现有技术的每个传感器序列更新每个通道一次快4倍(＝N)。
参考图14，示出了根据本文中讨论的各个方面的促进基于交错传感器序列来生成传感器数据和/或传感器数据的滑动求和或平均的方法1400的流程图。取决于特定实施例，方法1400可以促进旋转相位的交错和/或滑动平均/求和。
在1410处，在多个传感器序列中的每个传感器序列的每个旋转相位期间，可以经由与该旋转相位相关联的(一个或多个传感器的)旋转电流霍尔传感器，针对该旋转相位获取相应的传感器数据，并且可以在一个或多个传感器序列上重复。传感器序列可以包括按旋转相位排序的传感器的旋转相位。例如，对于每个具有N个旋转相位的M个传感器，传感器序列包括M×N个旋转相位，其是连续N组M个旋转相位，每个组包括来自每个传感器的单个旋转相位。在采用旋转相位的交错的实施例中，连续组的M个旋转相位可以具有相反的排序(例如，如果第一组包括根据第一排序的每个传感器的第一旋转相位，例如，(A1、B1、......、M1)，则第二组可以包括根据第一排序的相反排序的每个传感器的第二旋转相位，例如(M1、L1、......、A1)，其对于下一组可以再次反转到第一顺序(例如，第三组或再次第一组)，等等)。
在1420处，在传感器序列的每个旋转相位结束时或接近结束的时间实例处，可以生成针对该旋转相位而获取的传感器数据的表示(例如，模拟表示和/或数字表示)。
在1430处，对于每个旋转电流霍尔传感器，可以确定针对该旋转电流霍尔传感器的一个或多个(例如，N个、N/2个等)最新旋转相位的相关联的传感器数据的表示的相应平均值或总和。在不采用滑动平均/求和的交错实施例中，可以在该传感器序列期间(例如，在传感器序列的末尾处，在来自传感器序列的该传感器的最终旋转相位之后，等等)基于来自该传感器的旋转相位，每个传感器序列为每个传感器确定一次总和和/或平均。备选地，在采用滑动平均/求和的实施例中，可以基于来自该传感器的一个或多个最新旋转相位针对来自该传感器的每个旋转相位为每个传感器重新确定总和和/或平均。
附加地或备选地，方法1400可以包括结合本文中讨论的一个或多个传感器系统或传感器序列的各种实施例在本文中描述的一个或多个其他动作或特征。
本文中的示例可以包括诸如方法、用于执行该方法的动作或块的装置、包括可执行指令的至少一个机器可读介质等主题，这些可执行指令在由机器(例如，具有存储器的处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)等)执行时引起机器执行根据本文中描述的实施例和示例的方法或装置或系统的动作。
本主题公开的所示实施例的以上描述(包括摘要中所描述的内容)并非旨在是穷举的或将所公开的实施例限制为所公开的精确形式。尽管出于说明性目的在本文中描述了特定实施例和示例，但是如相关领域的技术人员可以认识到的，可以在各种实施例和示例的范围内进行各种修改。
在这方面，虽然已经结合各种实施例和对应的附图描述了所公开的主题，但是应当理解，在适用的情况下，可以使用其他类似的实施例，或者可以对所描述的实施例进行修改和添加以在不偏离所公开主题的情况下执行所公开主题的相同、相似、备选或代替功能。因此，所公开的主题不应当限于本文所述的任何单个实施例，而应当在符合所附权利要求的宽度和范围内进行解释。
特别是关于由上述组件或结构(组件、设备、电路、系统等)执行的各种功能，用于描述这些组件的术语(包括对“装置”的引用)预期对应于执行所描述的组件的指定功能的任何组件或结构(例如，功能上等同的)，即使在结构上不等同于执行本文中示出的示例性实现中的功能的所公开的结构，除非另有说明。另外，虽然可能仅针对若干实现中的一个公开了特定特征，但是这样的特征可以与其他实现的一个或多个其他特征组合，如对于任何给定或特定应用可能期望和有利的。

Claims (23)

1.一种装置，包括：
M个旋转电流霍尔传感器，其中M是大于1的整数，其中在一个或多个传感器序列中的每个传感器序列中，所述M个旋转电流霍尔传感器中的每个旋转电流霍尔传感器被配置为：
在所述旋转电流霍尔传感器的N个旋转相位中的每个旋转相位期间，获取针对所述旋转电流霍尔传感器的所述旋转相位的相关联的传感器数据，其中N是大于1的偶数；以及
对于所述旋转电流霍尔传感器的所述N个旋转相位中的每个旋转相位，在所述传感器序列的相关联的时间实例处，生成所述相关联的传感器数据的表示，其中所述相关联的时间实例对应于所述旋转相位的结束，
其中所述传感器序列包括M×N个旋转相位，其中所述M×N个旋转相位包括针对所述M个旋转电流霍尔传感器中的每个旋转电流霍尔传感器的所述N个旋转相位；以及
多路复用器，被配置为从所述M个旋转电流霍尔传感器接收信号，并且在每个传感器序列的所述M×N个旋转相位的每个相关联的时间实例处，输出与所述旋转相位相关联的所述相关联的传感器数据的所述表示，所述旋转相位与所述时间实例相关联，
其中对于所述M个旋转电流霍尔传感器中的每个旋转电流霍尔传感器，针对所述一个或多个传感器序列中的每个传感器序列中的所述旋转电流霍尔传感器的所述N个相位的相应时间实例的平均是针对所述M个旋转电流霍尔传感器中的每个旋转电流霍尔传感器的所述传感器序列的共同的平均时间实例。
2.根据权利要求1所述的装置，还包括计算电路系统，所述计算电路系统被配置为：
在每个传感器序列的所述M×N个旋转相位中的每个旋转相位期间，接收与所述旋转相位相关联的所述相关联的传感器数据的所述表示；以及
响应于接收到每个传感器序列，对于每个旋转电流霍尔传感器，确定以下各项中的一项：针对所述旋转电流霍尔传感器的一个或多个最新旋转相位的所述相关联的传感器数据的所述表示的相应总和，或者针对所述旋转电流霍尔传感器的一个或多个最新旋转相位的所述相关联的传感器数据的所述表示的相应平均值。
3.根据权利要求2所述的装置，其中对于每个旋转电流霍尔传感器，所述一个或多个最新旋转相位是N个最新旋转相位。
4.根据权利要求2所述的装置，其中每个传感器序列的所述M×N个旋转相位是连续N组M个旋转相位，其中与所述组的M个旋转相位中的其他旋转相位相比，每组M个旋转相位中的每个旋转相位与所述M个旋转电流霍尔传感器中的不同旋转电流霍尔传感器相关联。
5.根据权利要求4所述的装置，其中所述计算电路系统还被配置为：响应于接收到每个旋转相位而执行以下各项中的一项：
将所述相应总和重新确定为针对与所述旋转相位相关联的所述旋转电流霍尔传感器的所述一个或多个最新旋转相位的所述相关联的传感器数据的所述表示的总和；或者
将所述相应平均值重新确定为针对与所述旋转相位相关联的所述旋转电流霍尔传感器的所述一个或多个最新旋转相位的所述相关联的传感器数据的所述表示的平均。
6.根据权利要求4所述的装置，其中N是8，并且其中对于每个旋转电流霍尔传感器，所述一个或多个最新旋转相位是N/2个最新旋转相位。
7.根据权利要求6所述的装置，其中对于每个旋转电流霍尔传感器，所述计算电路系统还被配置为：
选择除所述N/2个最新表示之外的所述相关联的传感器数据的两个表示；以及
执行以下各项中的一项：
通过将所选择的两个表示之间的差异的一半与所述相应总和进行相加或相减操作中的一个操作来调节所述相应总和；或者
通过将所选择的两个表示之间的差异的一半与所述相应平均进行相加或相减操作中的一个操作来调节所述相应平均。
8.根据权利要求1所述的装置，其中M是2或3中的一个。
9.根据权利要求1所述的装置，其中N是2、4或8中的一个。
10.一种装置，包括：
M个旋转电流霍尔传感器，其中M是大于1的整数，其中在一个或多个传感器序列中的每个传感器序列中，所述M个旋转电流霍尔传感器中的每个旋转电流霍尔传感器被配置为：
在所述旋转电流霍尔传感器的N个旋转相位中的每个旋转相位期间，获取针对所述旋转电流霍尔传感器的所述旋转相位的相关联的传感器数据，其中N是大于1的偶数；以及
对于所述旋转电流霍尔传感器的所述N个旋转相位中的每个旋转相位，在所述传感器序列的相关联的时间实例处，生成所述相关联的传感器数据的表示，其中所述相关联的时间实例对应于所述旋转相位的结束，
其中所述传感器序列包括连续N组M个旋转相位中的M×N个旋转相位，其中与所述组的M个旋转相位中的其他旋转相位相比，每组M个旋转相位中的每个旋转相位与所述M个旋转电流霍尔传感器中的不同旋转电流霍尔传感器相关联；
多路复用器，被配置为从所述M个旋转电流霍尔传感器接收信号，并且在每个传感器序列的所述M×N个旋转相位的每个相关联的时间实例处，输出与所述旋转相位相关联的所述相关联的传感器数据的所述表示，所述旋转相位与所述时间实例相关联；以及
计算电路系统，被配置为：
在每个传感器序列的所述M×N个旋转相位中的每个旋转相位期间，接收与所述旋转相位相关联的所述相关联的传感器数据的所述表示；以及
对于每个旋转电流霍尔传感器，响应于每组M个旋转相位，确定以下各项中的至少一项：针对所述旋转电流霍尔传感器的一个或多个最新旋转相位的所述相关联的传感器数据的所述表示的相应总和，或者针对所述旋转电流霍尔传感器的一个或多个最新旋转相位的所述相关联的传感器数据的所述表示的相应平均值。
11.根据权利要求10所述的装置，其中对于所述一个或多个传感器序列中的每个传感器序列，所述N组M个旋转相位包括连续N/2对的成组的旋转相位，其中每对成组的旋转相位包括第一组M个旋转相位，接着是第二组M个旋转相位，其中所述第一组M个旋转相位具有与所述第一组M个旋转相位中的所述M个旋转相位相关联的所述M个旋转电流霍尔传感器的第一排序，其中所述第二组M个旋转相位具有与所述第二组M个旋转相中的所述M个旋转相位相关联的所述M个旋转电流霍尔传感器的第二排序，并且其中所述第一排序与所述第二排序相反。
12.根据权利要求10所述的装置，其中对于所述M个旋转电流霍尔传感器中的每个旋转电流霍尔传感器，所述一个或多个传感器序列中的每个传感器序列中的所述旋转电流霍尔传感器的N个相位的相应时间实例的平均是所述M个旋转电流霍尔传感器中的每个旋转电流霍尔传感器的所述传感器序列的共同的平均时间实例。
13.根据权利要求10所述的装置，其中对于所述M个旋转电流霍尔传感器中的每个旋转电流霍尔传感器，针对所述一个或多个传感器序列的最新的连续N组M个旋转相位中的所述旋转电流霍尔传感器的N个相位的所述相应时间实例的平均是针对所述M个旋转电流霍尔传感器中的每个旋转电流霍尔传感器的共同的平均时间实例。
14.根据权利要求10所述的装置，其中M是2或3中的一个。
15.根据权利要求10所述的装置，其中N是2、4或8中的一个。
16.根据权利要求10所述的装置，其中对于每个旋转电流霍尔传感器，所述一个或多个最新旋转相位是N个最新旋转相位。
17.一种方法，包括：
在多个传感器序列中的每个传感器序列的每个旋转相位期间，获取针对所述旋转相位的相应传感器数据，其中所述旋转相位是M个旋转电流霍尔传感器中的相应旋转电流霍尔传感器的N个旋转相位中的一个旋转相位，其中每个传感器序列包括M×N个旋转相位，其中对于每个传感器序列，所述相应旋转电流霍尔传感器的相应旋转相位唯一地与所述传感器序列中的相应位置相关联，并且其中M是大于1的整数，并且N是大于1的偶数；以及
在与每个传感器序列的每个旋转相位的结束相对应的相应时间实例处，生成针对所述旋转相位而获取的所获取的相应传感器数据，
其中对于所述M个旋转电流霍尔传感器中的每个旋转电流霍尔传感器，针对所述一个或多个传感器序列中的每个传感器序列中的所述旋转电流霍尔传感器的所述N个旋转相位的所述相应时间实例的平均是针对所述M个旋转电流霍尔传感器中的每个旋转电流霍尔传感器的所述传感器序列的共同的平均时间实例。
18.根据权利要求17所述的方法，还包括：对于每个旋转电流霍尔传感器和每个传感器序列，确定针对所述旋转电流霍尔传感器的一个或多个最新旋转相位的所述相关联的传感器数据的所述表示的相应平均值。
19.根据权利要求18所述的方法，还包括：响应于输出每个旋转相位，将针对与所述旋转相位相关联的所述旋转电流霍尔传感器的一个或多个最新旋转相位的所述相关联的传感器数据的所述表示的所述相应平均值重新确定为与所述旋转电流霍尔传感器相关联的所述相关联的传感器数据的所述一个或多个最新表示的平均。
20.根据权利要求17所述的方法，其中每个传感器序列的所述M×N个旋转相位是N个连续组的M个旋转相位，其中与所述组的M个旋转相位中的其他旋转相位相比，每组M个旋转相位中的每个旋转相位与所述M个旋转电流霍尔传感器中的不同旋转电流霍尔传感器相关联。
21.根据权利要求17所述的方法，其中M是2或3中的一个。
22.根据权利要求17所述的方法，其中N是2、4或8中的一个。
23.根据权利要求17所述的方法，其中对于每个旋转电流霍尔传感器，所述一个或多个最新旋转相位是N个最新旋转相位。
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