CN115754848B - 磁传感器 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种磁传感器。该磁传感器的第一磁阻元件的第一端与第二磁阻元件的第二端连接，并与外部输出连接；第一磁阻元件的第二端与外部电源连接；第一磁阻元件和第二磁阻元件均包括多个MR单元，多个MR单元组成的第一磁阻元件和多个MR单元组成的第二磁阻元件的静态属性部分相同或全部相同；第一磁阻元件的多个MR单元和第二磁阻元件的多个MR单元有不同的连接方式，以使非零磁场下第一磁阻元件和第二磁阻元件的电阻相同。本申请通过设置桥式电路两桥臂部分相同的静态属性和MR单元不同的连接方式使该第一磁阻元件和第二磁阻元件在电阻不同，减少MR单元对磁场的影响。实现输出零点偏离磁场零点的同时，提高检测准确度。

Description

磁传感器

技术领域

本申请涉及磁传感器领域，具体而言，涉及一种磁传感器。

背景技术

为了改变桥式电路线性输出范围，使桥路输出电压零点不在磁场零点。目前常用的方法通常为增加不同于第一磁阻和第二磁阻参考方向的新的第三个磁阻，从而实现桥路输出电压零点偏离磁场零点。或利用硬磁偏置，对自由层形成偏移磁场，从而使得MR电阻输出特性发生变化，根据硬磁偏置提供的磁场大小不同，线性范围变化范围不同，从而改变器件的线性范围。但是上述的方法要么会对磁场产生相应的影响，要么参考方向角度多，实际加工复杂，易产生误差。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例的目的在于提供一种磁传感器。能够实现桥路输出电压零点偏离磁场零点的同时，提高检测精度。

第一方面，本申请实施例提供了一种桥式电路，包括：第一磁阻元件、第二磁阻元件；所述第一磁阻元件的第一端与所述第二磁阻元件的第二端连接，并与外部输出连接；所述第一磁阻元件的第二端与外部电源连接；所述第二磁阻元件的第一端接地；其中，所述第一磁阻元件和所述第二磁阻元件均包括多个MR单元，多个MR单元组成的所述第一磁阻元件和多个MR单元组成的所述第二磁阻元件的静态属性部分相同或全部相同；所述第一磁阻元件的多个MR单元和所述第二磁阻元件的多个MR单元设置不同的连接方式，以使所述第一磁阻元件和所述第二磁阻元件的电阻不同。

在上述实现过程中，通过设置第一磁阻元件的多个MR单元和第二磁阻元件的多个MR单元不同的连接方式可以使得该第一磁阻元件和第二磁阻元件的电阻不同，使得该桥式电路的输出零点偏离磁场零点。另外，再设置该多个MR单元组成的第一磁阻元件和多个MR单元组成的第二磁阻元件部分相同的静态属性，能够减少MR单元对第一磁阻元件和第二磁阻元件对磁场的影响，提高了检测灵敏度及准确度。

在一个实施例中，所述静态属性包括MR单元数量、MR单元排布与MR单元特性。

在上述实现过程中，由于MR单元的数量、排布以及特性可能会对第一磁阻元件或第二磁阻元件所在区域的磁场产生影响，通过将该MR单元的数量、排布以及特性设置为部分相同或全部相同，能够减少MR单元的静态属性对磁场的影响，提高了该桥式电路的检测灵敏度及准确性。

在一个实施例中，其中，所述第一磁阻元件的多个MR单元部分或全部接入所述桥式电路；所述第二磁阻元件中的多个MR单元部分或全部接入所述桥式电路。

在上述实现过程中，通过设置该第一磁阻元件的多个MR单元和第二磁阻元件的多个MR单元部分或全部接入桥式电路，在第一磁阻元件和第二磁阻元件设置的MR单元过多时，可以仅部分接入该桥式电路，在保持第一磁阻元件和第二磁阻元件的静态属性相同的同时，满足了用户实际需求，增加了该桥式电路的应用场景。

在一个实施例中，所述桥式电路还包括：第三磁阻元件、第四磁阻元件；所述第三磁阻元件的第二端与所述第一磁阻元件的第二端连接，并与外部电源连接；所述第三磁阻元件的第一端与所述第四磁阻元件的第二端连接，并与所述外部输出连接；所述第四磁阻元件的第一端与所述第二磁阻元件的第一端连接，并接地；其中，所述第三磁阻元件和所述第四磁阻元件均包括多个MR单元。

在上述实现过程中，通过将该桥式电路设置为全桥电路，该全桥电路的第一磁阻元件、第二磁阻元件、第三磁阻元件和第四磁阻元件均包括了多个MR单元，且该第一磁阻元件、第二磁阻元件、第三磁阻元件和第四磁阻元件的MR单元可以根据实际情况设置为相同，或不相同，或部分相同，增加了全桥电路的连接形式，实现了该全桥电路桥臂的多样性，增加了该全桥电路的应用场景。

在一个实施例中，所述多个MR单元组成的所述第三磁阻元件和多个MR单元组成的所述第四磁阻元件的静态属性部分相同或全部相同；所述第三磁阻元件的多个MR单元和所述第四磁阻元件的多个MR单元连接方式不同。

在上述实现过程中，通过设置第三磁阻元件的多个MR单元和第四磁阻元件的多个MR单元不同的连接方式可以使得该第三磁阻元件和第四磁阻元件的电阻不同，使得该桥式电路的输出零点偏离磁场零点。另外，再设置该多个MR单元组成的第三磁阻元件和多个MR单元组成的第四磁阻元件部分相同的静态属性，能够减少MR单元对第三磁阻元件和第四磁阻元件对磁场的影响，提高了检测灵敏度及准确度。

在一个实施例中，所述第一磁阻元件的灵敏方向和所述第四磁阻元件的灵敏方向相同；所述第二磁阻元件的灵敏方向和所述第三磁阻元件的灵敏方向相同；所述第一磁阻元件的灵敏方向和所述第三磁阻元件的灵敏方向不同；所述第二磁阻元件的灵敏方向和所述第四磁阻元件的灵敏方向不同。

在上述实现过程中，通过设置第一磁阻元件和第二磁阻元件的灵敏方向不同，以及第三磁阻元件和第四磁阻元件的灵敏方向不同，当外磁场在电压由电源端子施加至第一磁阻元件和第二磁阻元件的条件下变化时，输出电压也会相应地改变。因而根据外磁场与输出电压之间的关系，可以确定外磁场的方向和大小，实现了外磁场的方向和大小与输出电压之间的联系，提高了该桥式电路的检测精度。

在一个实施例中，所述第一磁阻元件、所述第二磁阻元件、所述第三磁阻元件以及所述第四磁阻元件的多个MR单元为Vortex结构。

在上述实现过程中，通过将多个MR单元设置为Vortex结构，基于Vortex结构能够增加MR单元的调节范围，以提高该桥式电路的灵敏度的调节范围。

在一个实施例中，所述第一磁阻元件中的多个MR单元接入所述桥式电路的数量和连接方式可调节；所述第二磁阻元件中的多个MR单元接入所述桥式电路的数量和连接方式可调节。

在上述实现过程中，通过设置该第一磁阻元件中的多个MR单元和第二磁阻元件中的多个MR单元接入桥式电路中的数量和排列顺序可调，在保证了该第一磁阻元件中的多个MR单元和第二磁阻元件中的多个MR单元的静态属性相同或部分相同以减少MR单元对第一磁阻元件和第二磁阻元件对磁场的影响，提高检测准确度的同时，还能满足客户的个性化需要，增加了该桥式电路的应用场景，且提高了生产效率。

在一个实施例中，所述第一磁阻元件中的多个MR单元串联连接、并联连接或串并联混合连接；所述第二磁阻元件中的多个MR单元串联连接、并联连接或串并联混合连接。

在上述实现过程中，通过分别设置第一磁阻元件中的多个MR单元和第二磁阻元件的多个MR单元多种不同的连接方式，能够实现第一磁阻元件中的多个MR单元和第二磁阻元件的多个MR单元的多种可调节的连接方式，增加了第一磁阻元件中的多个MR单元和第二磁阻元件的多个MR单元组合的多样性，进而增加了该第一磁阻元件和第二磁阻元件的电阻可调节的范围，增加该桥式电路的应用场景。

在一个实施例中，所述第一磁阻元件的多个MR单元和所述第二磁阻元件的多个MR单元以相同阵列布局。

在上述实现过程中，通过将第一磁阻元件和第二磁阻元件的MR单元以相同阵列的方式进行布局，保证了第一磁阻元件和第二磁阻元件的磁场均匀分布，减少了因MR单元排列方式的不同对第一磁阻元件和第二磁阻元件的磁场分布的影响，减小了因MR单元因排列方式不同对磁场的影响，提高了磁传感器的精度。在一个实施例中，所述第一磁阻元件的多个MR单元和所述第二磁阻元件的多个MR单元接入所述桥式电路的每一MR单元周围均设置有MR单元。

在上述实现过程中，通过在接入桥式电路中的每一MR单元的周围均设置有MR单元，保证了接入桥式电路的MR单元处于均匀的磁场中，减小了因MR单元周围的磁场分布不均的影响，提高了磁传感器的精度。

在上述实现过程中，通过在该磁传感器中设置本申请实施例中的桥式电路。通过设置第一磁阻元件的多个MR单元和第二磁阻元件的多个MR单元不同的连接方式可以使得该第一磁阻元件和第二磁阻元件的电阻不同，使得该桥式电路的输出零点偏离磁场零点。另外，再设置该第一磁阻元件的多个MR单元和第二磁阻元件的多个MR单元部分相同的静态属性，能够减少MR单元对第一磁阻元件和第二磁阻元件对磁场的影响，提高了该磁传感器的检测准确度。

在一个实施例中，所述第一磁阻元件的灵敏方向和所述第二磁阻元件的灵敏方向不同。

在上述实现过程中，通过设置第一磁阻元件和第二磁阻元件的灵敏方向不同，当外磁场在电压由电源端子施加至第一磁阻元件和第二磁阻元件的条件下变化时，输出电压也会相应地改变。因而根据外磁场与输出电压之间的关系，可以确定外磁场的方向和大小，实现了外磁场的方向和大小与输出电压之间的联系，提高了该桥式电路的检测精度。

在一个实施例中，所述第一磁阻元件的灵敏方向和所述第二磁阻元件的灵敏方向相同，所述第一磁阻元件的灵敏度和所述第二磁阻元件的灵敏度不同。

在上述实现过程中，通过设置第一磁阻元件和第二磁阻元件的灵敏方向相同，但是灵敏度不同，当外磁场在电压由电源端子施加至第一磁阻元件和第二磁阻元件的条件下变化时，输出电压也会相应地改变。因而根据外磁场与输出电压之间的关系，可以确定外磁场的方向和大小，实现了外磁场的方向和大小与输出电压之间的联系，提高了该桥式电路的检测精度。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的桥式电路示意图；

图2为本申请实施例提供的第一磁阻元件的多个MR单元和第二磁阻元件的多个MR单元的数量相同，连接方式不同的示意图；

图3为本申请实施例提供的第一磁阻元件的多个MR单元和第二磁阻元件的多个MR单元的数量和排列均相同的示意图；

图4为本申请实施例提供的第一磁阻元件的多个MR单元和第二磁阻元件的多个MR单元的排列相同，连接方式不同的示意图；

图5为本申请实施例提供的第一磁阻元件的多个MR单元和第二磁阻元件的多个MR单元部分接入桥式电路的示意图；

图6为本申请实施例提供的第一磁阻元件的多个MR单元和第二磁阻元件的多个MR单元全部接入桥式电路的示意图；

图7为本申请实施例提供的全桥电路示意图；

图8为本申请实施例提供的全桥电路模板示意图；

图9为本申请实施例提供的需要接入桥式电路的第一磁阻元件的MR单元的数量为9个且连接方式为串联，第二磁阻元件的MR单元的数量为6个且连接方式为并联的桥式电路示意图；

图10为本申请实施例提供的需要接入桥式电路的第一磁阻元件的MR单元的数量为6个且连接方式为并联，第二磁阻元件的MR单元的数量为7个且连接方式为串联的桥式电路示意图；

图11为本申请实施例提供的第一磁阻元件的多个MR单元串并联连接，第二磁阻元件的多个MR单元串并联连接，该第一磁阻元件的多个MR单元和第二磁阻元件的多个MR单元的串并联连接方式不同的示意图；

图12为本申请实施例提供的第一磁阻元件的多个MR单元和第二磁阻元件的多个MR单元接入桥式电路的MR单元周围均设置有MR单元的示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能解释为本申请的限制。

本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

随着技术的发展，对磁传感器的检测精度的要求越来越高。因此，需要改善输出信号(电压)相对于输入信号(外部磁场的特定方向分量)的线性度。但是目前改变桥式电路线性的方法是通过牺牲了磁传感器的灵敏度和精确度来实现的。

目前，为了改变磁阻传感器的线性输出范围，一般会通过控制桥路输出电压零点不在磁场零点来实现。例如，专利US20210293907A1中所公开的解决方案，其利用新增的第三个磁阻元件，改变其参考方向的角度(使该第三个磁阻元件不同于第一个磁阻元件及第二个磁阻元件)，从而实现桥路输出电压零点偏离电压零点。

专利CN105783684A，利用硬磁偏置，对自由层形成偏置磁场，从而使得MR电阻输出特性发生变化，对应的磁场值发生变化，从而改变器件的线性范围。根据硬磁偏置提供的磁场大小不同，线性范围不同，从而实现桥路输出电压零点偏离电压零点。

但是，上述方法的参考方向角度较多，实际加工过程中比较复杂，易引入误差，MR单元的数量和特性都可能对磁场造成影响，进行影响该桥式电路检测的灵敏度。

有鉴于此，本申请发明人通过长期研究，提出一种桥式电路，通过对第一磁阻元件和第二磁阻元件的MR单元设置不同的连接方式，使得该第一磁阻元件和第二磁阻元件的电阻不同，进行使得该桥式电路的输出零点偏离磁场零点。另外，通过设置该第一磁阻元件和第二磁阻元件中的MR单元的静态属性相同，减少了MR单元对磁场的影响，使得该桥式电路检测的灵敏度不受到影响。

如图1所示，是本申请实施例提供的桥式电路示意图。包括：第一磁阻元件R1、第二磁阻元件R2。

其中，第一磁阻元件R1的第一端P11与第二磁阻元件R2的第二端P22连接，并与外部输出连接；第一磁阻元件R1的第二端P12与外部电源连接；第二磁阻元件R2的第一端P21接地。

这里的第一磁阻元件R1和第二磁阻元件R2均包括多个MR单元(如图2中所示)，多个MR单元组成的第一磁阻元件R1和多个MR单元组成的第二磁阻元件R2的静态属性部分相同或全部相同；第一磁阻元件R1的多个MR单元和第二磁阻元件R2的多个MR单元设置不同的连接方式，以使非零磁场下第一磁阻元件R1和第二磁阻元件R2的电阻相同。

可选地，本申请实施例中的桥式电路可以包含全桥电路和半桥电路。

上述的MR单元为单个磁阻，该第一磁阻元件R1的多个MR单元可以是2个、5个、8个、13个等，该第二磁阻元件R2的多个MR单元可以是2个、5个、8个、13个等。其中该第一磁阻元件R1的多个MR单元和第二磁阻元件R2的多个MR单元的数量可以相同，也可以不同。例如，该第一磁阻元件R1的多个MR单元和第二磁阻元件R2的多个MR单元的数量可以都为5个、10个、15个等，也可以第一磁阻元件R1的多个MR单元和第二磁阻元件R2的多个MR单元的数量分别为2个和3个、6个和8个、12个和15个等。该第一磁阻元件R1的多个MR单元和第二磁阻元件R2的多个MR单元的数量可以根据实际情况进行调节，本申请不作具体限定。

上述的静态属性为该MR单元的接入桥式电路前和接入桥式电路后不发生变化的固有属性。例如，该静态属性可以包括数量、排布、特性、材料、形状等。

可以理解地，由于MR单元具有聚磁效应且各向异性的差异，桥臂MR单元整体形状，空间分布不同导致有效感应磁面积不同，磁特性不同。如此将导致测量输出零点偏离预设的磁场强度。

基于此，通过设置该多个MR单元组成的第一磁阻元件R1和多个MR单元组成的第二磁阻元件R2的静态属性可以部分相同，也可以全部相同。例如，该多个MR单元组成的第一磁阻元件R1和多个MR单元组成的第二磁阻元件R2的MR单元数量相同，排列、材料、特性等不同；或，该多个MR单元组成的第一磁阻元件R1和多个MR单元组成的第二磁阻元件R2的MR单元数量和排列相同，材料、特性等不同；或，该多个MR单元组成的第一磁阻元件R1和多个MR单元组成的第二磁阻元件R2的MR单元特性相同，材料、数量和排列等不同；或，该多个MR单元组成的第一磁阻元件R1和多个MR单元组成的第二磁阻元件R2的MR单元特性、材料、数量、排列以及其他静态属性等均相同。该多个MR单元组成的第一磁阻元件R1和多个MR单元组成的第二磁阻元件R2的静态属性的设置方式可以根据实际情况进行调整，本申请不作具体限制。

可以理解地，该第一磁阻元件R1的多个MR单元和第二磁阻元件R2的多个MR单元的连接方式不同。例如，该第一磁阻元件R1的多个MR单元串联连接，则第二磁阻元件R2的多个MR单元并联连接；或，该第一磁阻元件R1的多个MR单元串联连接，则第二磁阻元件R2的多个MR单元串并联连接。

在上述实现过程中，通过设置第一磁阻元件的多个MR单元和第二磁阻元件的多个MR单元不同的连接方式可以使得该第一磁阻元件和第二磁阻元件的电阻不同，使得该桥式电路的输出零点偏离磁场零点。另外，再设置该多个MR单元组成的第一磁阻元件和多个MR单元组成的第二磁阻元件部分相同的静态属性，能够减少MR单元对第一磁阻元件和第二磁阻元件对磁场的影响，提高了检测灵敏度及准确度。

在一种可能的实现方式中，静态属性包括MR单元数量、MR单元排布与MR单元特性。

这里的特性可以是灵敏度特性、温度特性、电阻特性以及电磁特性等。

在一些实施例中，该多个MR单元组成的第一磁阻元件和多个MR单元组成的第二磁阻元件的部分静态属性可能不会影响磁场的均匀分布，在这种情况下，可以设置该多个MR单元组成的第一磁阻元件和多个MR单元组成的第二磁阻元件的静态属性部分相同。

示例性地，如图2所示，该桥式电路可以设置为多个MR单元组成的第一磁阻元件R1和多个MR单元组成的第二磁阻元件R2的MR单元数量相同，第一磁阻元件R1的多个MR单元和第二磁阻元件R2的多个MR单元的连接方式不同。

如图3所示，该桥式电路可以设置为第一磁阻元件R1的多个MR单元和第二磁阻元件R2的多个MR单元的数量和排列均相同，第一磁阻元件R1的多个MR单元和第二磁阻元件R2的多个MR单元的连接方式不同。

如图4所示，该桥式电路可以设置为多个MR单元组成的第一磁阻元件R1和多个MR单元组成的第二磁阻元件R2的MR单元排列均相同，第一磁阻元件R1的多个MR单元和第二磁阻元件R2的多个MR单元的连接方式不同。

在上述实现过程中，由于MR单元的数量、排布以及特性可能会对第一磁阻元件或第二磁阻元件所在区域的磁场产生影响，通过将该MR单元的数量、排布以及特性设置为部分相同或全部相同，能够减少MR单元的静态属性对磁场的影响，提高了该桥式电路的检测灵敏度及准确性。

在一种可能的实现方式中，第一磁阻元件R1的多个MR单元部分或全部接入桥式电路；第二磁阻元件R2中的多个MR单元部分或全部接入桥式电路。

可以理解地，在实际设计和生产中，可以根据实际需求设计和生产固定数量和排序的第一磁阻元件R1的多个MR单元和第二磁阻元件R2的多个MR单元，在根据客户的实际需求接入对应数量的第一磁阻元件R1的多个MR单元和第二磁阻元件R2的多个MR单元。

示例性地，若常规的桥式电路中第一磁阻元件R1的多个MR单元和第二磁阻元件R2的多个MR单元如图5所示，包括3×3阵列排列的9个MR单元。在实际需求中，可以根据客户需要分别确定出第一磁阻元件R1的多个MR单元和第二磁阻元件R2的多个MR单元接入该桥式电路的数量，并将相应数量的MR单元接入该桥式电路。(图5中示出第一磁阻元件R1(4个)MR单元接入桥式电路，第二磁阻元件R2(6个)MR单元接入桥式电路；图6中示出第一磁阻元件R1所有MR单元接入桥式电路，第二磁阻元件R2所有MR单元接入桥式电路)。

在上述实现过程中，通过设置该第一磁阻元件的多个MR单元和第二磁阻元件的多个MR单元部分或全部接入桥式电路，在第一磁阻元件和第二磁阻元件设置的MR单元过多时，可以仅部分接入该桥式电路，在保持第一磁阻元件和第二磁阻元件的静态属性相同的同时，满足了用户实际需求，增加了该桥式电路的应用场景。

在一种可能的实现方式中，如图7所示，桥式电路还包括：第三磁阻元件R3、第四磁阻元件R4。

其中，第三磁阻元件R3的第二端P32与第一磁阻元件R1的第二端P12连接，并与外部电源连接；第三磁阻元件R3的第一端P31与第四磁阻元件R4的第二端P42连接，并与外部输出连接；第四磁阻元件R4的第一端P41与第二磁阻元件R2的第一端P21连接，并接地。

这里的第三磁阻元件R3和第四磁阻元件R4均包括多个MR单元。

可选地，该第三磁阻元件R3的多个MR单元可以是2个、5个、8个、13个等，该第四磁阻元件R4的多个MR单元可以是2个、5个、8个、13个等。其中该第三磁阻元件R3的多个MR单元和第四磁阻元件R4的多个MR单元的数量可以相同，也可以不同。例如，该第三磁阻元件R3的多个MR单元和第四磁阻元件R4的多个MR单元的数量可以都为5个、10个、15个等，也可以第三磁阻元件R3的多个MR单元和第四磁阻元件R4的多个MR单元的数量分别为2个和3个、6个和8个、12个和15个等。该第三磁阻元件R3的多个MR单元和第四磁阻元件R4的多个MR单元的数量可以根据实际情况进行调节，本申请不作具体限定。

为了更好的理解本申请，下面进一步描述输出电压的确定过程：

在本实施例中，R1与R4静态属性相同，R2与R3静态属性相同，假设MR单元的单电阻曲线为R＝k*Hex+b(其中k为斜率，b为截距(即R0，磁场为零时电阻)均为常数，Hex为外场大小)；第一磁阻元件R1及第二磁阻元件R2的MR单元的接入该桥式电路的个数分别为X/Y。

由于第一磁阻元件R1与第二磁阻元件R2灵敏方向相反，因此：

R1＝R4＝X(k*Hex+b)；R2＝R3＝Y(-k*Hex+b)；

此时Vout＝Vcc*((X+Y)*k*Hex+(X-Y)*b)/((X-Y)*k*Hex+(X+Y)*b)。

输出零点对应的外场Hex＝(Y-X)*b/(X+Y)/k。

其中，R1为第一磁阻元件R1的电阻，R2为第二磁阻元件R2的电阻。

根据实际应用需求，通过调整接入该桥式电路的X/Y个数，可以使得输出零点偏离外场零点。

在特定非零磁场下，满足R1＝R4，R2＝R3。此时输出电压为：Vout＝(Vout+)-(Vout-)＝0，即满足输出零点非磁场零点。

在上述实现过程中，通过将桥式电路设置为全桥电路，该全桥电路的第一磁阻元件、第二磁阻元件、第三磁阻元件和第四磁阻元件均包括了多个MR单元，且该第一磁阻元件、第二磁阻元件、第三磁阻元件和第四磁阻元件的MR单元可以根据实际情况设置为相同，或不相同，或部分相同，增加了全桥电路的连接形式，实现了该全桥电路桥臂的多样性，增加了该全桥电路的应用场景。

在一种可能的实现方式中，多个MR单元组成的第三磁阻元件R3和多个MR单元组成的第四磁阻元件R4的静态属性部分相同或全部相同；第三磁阻元件R3的多个MR单元和第四磁阻元件R4的多个MR单元连接方式不同。

可以理解地，该多个MR单元组成的第三磁阻元件R3和多个MR单元组成的第四磁阻元件R4的静态属性可以部分相同，也可以全部相同。例如，该多个MR单元组成的第三磁阻元件R3和多个MR单元组成的第四磁阻元件R4的MR单元数量相同，排列、材料、特性等不同；或，该多个MR单元组成的第三磁阻元件R3和多个MR单元组成的第四磁阻元件R4的MR单元数量和排列相同，材料、特性等不同；或，该多个MR单元组成的第三磁阻元件R3和多个MR单元组成的第四磁阻元件R4的MR单元特性相同，材料、数量和排列等不同；或，该多个MR单元组成的第三磁阻元件R3和多个MR单元组成的第四磁阻元件R4的MR单元特性、材料、数量、排列以及其他静态属性等均相同。该多个MR单元组成的第三磁阻元件R3和多个MR单元组成的第四磁阻元件R4的MR单元静态属性的设置方式可以根据实际情况进行调整，本申请不作具体限制。

该第三磁阻元件R3的多个MR单元和第四磁阻元件R4的多个MR单元的连接方式不同。例如，该第三磁阻元件R3的多个MR单元串联连接，则第四磁阻元件R4的多个MR单元并联连接；或，该第三磁阻元件R3的多个MR单元串联连接，则第四磁阻元件R4的多个MR单元串并联连接。

可选地，该多个MR单元组成的第一磁阻元件R1、多个MR单元组成的第二磁阻元件R2、多个MR单元组成的第三磁阻元件R3和多个MR单元组成的第四磁阻元件R4的静态属性可以均不相同；也可以多个MR单元组成的第一磁阻元件R1和多个MR单元组成的第二磁阻元件R2的静态属性相同，多个MR单元组成的第三磁阻元件R3和多个MR单元组成的第四磁阻元件R4的静态属性不相同；还可以多个MR单元组成的第一磁阻元件R1和多个MR单元组成的第二磁阻元件R2的静态属性不相同，多个MR单元组成的第三磁阻元件R3和多个MR单元组成的第四磁阻元件R4的静态属性相同等。该多个MR单元组成的第一磁阻元件R1、多个MR单元组成的第二磁阻元件R2、多个MR单元组成的第三磁阻元件R3和多个MR单元组成的第四磁阻元件R4的静态属性可以根据实际情况进行调整，本申请不做具体限制。

在上述实现过程中，通过设置第三磁阻元件的多个MR单元和第四磁阻元件的多个MR单元不同的连接方式可以使得该第三磁阻元件和第四磁阻元件的电阻不同，使得该桥式电路的输出零点偏离磁场零点。另外，再设置该多个MR单元组成的第三磁阻元件和多个MR单元组成的第四磁阻元件部分相同的静态属性，能够减少MR单元对第三磁阻元件和第四磁阻元件对磁场的影响，提高了检测灵敏度及准确度。

在一种可能的实现方式中，第一磁阻元件R1的灵敏方向和第四磁阻元件R4的灵敏方向相同；第二磁阻元件R2的灵敏方向和第三磁阻元件R3的灵敏方向相同；第一磁阻元件R1的灵敏方向和第三磁阻元件R3的灵敏方向不同；第二磁阻元件R2的灵敏方向和第四磁阻元件R4的灵敏方向不同。

这里的灵敏方向可以包括钉扎层方向，该钉扎层方向是指MR单元在磁场中具有固定方向磁畴。

如图7所示，图中箭头代表灵敏方向，第一磁阻元件R1的灵敏方向和第二磁阻元件R2的灵敏方向不同。即在第一磁阻元件R1的多个MR单元的钉扎层的磁化方向与第二磁阻元件R2的多个MR单元的钉扎层的磁化方向反向平行。因此，第一磁阻元件R1的多个MR单元的钉扎层的磁化方向与自由层的磁化方向的相对角度不同于第二磁阻元件R2的多个MR单元的钉扎层的磁化方向与自由层的磁化方向之间的相对角度。继而就会在第一磁阻元件R1和第二磁阻元件R2之间产生对外磁场的反应差(即磁阻变化)。

同样地，第三磁阻元件R3的灵敏方向和第四磁阻元件R4的灵敏方向不同。即在第三磁阻元件R3的多个MR单元的钉扎层的磁化方向与第四磁阻元件R4的多个MR单元的钉扎层的磁化方向反向平行。因此，第三磁阻元件R3的多个MR单元的钉扎层的磁化方向与自由层的磁化方向的相对角度不同于第四磁阻元件R4的多个MR单元的钉扎层的磁化方向与自由层的磁化方向之间的相对角度。继而就会在第三磁阻元件R3和第四磁阻元件R4之间产生对外磁场的反应差(即磁阻变化)。

在一些实施例中，磁场方向可以与第一磁阻元件R1和第四磁阻元件R4的灵敏方向相同，也可以与第二磁阻元件R2和第三磁阻元件R3的灵敏方向相同。

在上述实现过程中，通过设置第一磁阻元件和第二磁阻元件的灵敏方向不同，以及第三磁阻元件和第四磁阻元件的灵敏方向不同，当外磁场在电压由电源端子施加至第一磁阻元件和第二磁阻元件的条件下变化时，输出电压也会相应地改变。因而根据外磁场与输出电压之间的关系，可以确定外磁场的方向和大小，实现了外磁场的方向和大小与输出电压之间的联系，提高了该桥式电路的检测精度。

在一种可能的实现方式中，第一磁阻元件R1中的多个MR单元接入桥式电路的数量和连接方式可调节；第二磁阻元件R2中的多个MR单元接入桥式电路的数量和连接方式可调节。

可以理解地，在实际设计和生产中，为了满足客户的实际需求，需要根据客户实际需求通过改变桥式电路各个磁阻元件接入的MR单元的数量、连接方式、排列顺序以及特性等来满足客户的需求。但是这样每次需要重新设计，重新生产不同的掩膜版，不仅增加了设计人员设计的工作强度，也十分影响生产效率。

本实施例通过将第一磁阻元件R1的多个MR单元和第二磁阻元件R2的多个MR单元设置为固定数量和固定排列顺序。在面对不同客户需要时，设计人员仅需要根据客户需要计算出需要接入桥式电路的MR单元的数量和连接方式后，在原有的桥式电路中修改相应的接入桥式电路的MR单元的数量和连接方式即可。生产人员在进行掩膜版生产时，可以根据固定的模板先生产出相应的掩膜版，再根据定制客户的桥式电路设计图将该固定模板的单路板中的需要接入桥式电路的MR单元的数量和连接方式按照图纸连接即可，能够极大的增加生产效率。

示例性地，如图8所示，图8为该桥式电路模板。若设计人员根据客户需要计算出需要接入桥式电路的第一磁阻元件R1的MR单元的数量为9个且连接方式为串联，第二磁阻元件R2的MR单元的数量为6个且连接方式为并联后，在原有的桥式电路(图8所示的桥式电路)中修改相应的接入桥式电路的MR单元的数量和连接方式即可(如图9所示)。

示例性地，若设计人员根据客户需要计算出需要接入桥式电路的第一磁阻元件R1的MR单元的数量为6个且连接方式为并联，第二磁阻元件R2的MR单元的数量为7个且连接方式为串联后，在原有的桥式电路(图8所示的桥式电路)中修改相应的接入桥式电路的MR单元的数量和连接方式即可(如图10所示)。

在一些实施例中，第三磁阻元件R3中的多个MR单元接入桥式电路的数量和连接方式可调节；第四磁阻元件R4中的多个MR单元接入桥式电路的数量和连接方式可调节。

在上述实现过程中，通过设置该第一磁阻元件中的多个MR单元和第二磁阻元件中的多个MR单元接入桥式电路中的数量和排列顺序可调，在保证了该第一磁阻元件中的多个MR单元和第二磁阻元件中的多个MR单元的静态属性相同或部分相同以减少MR单元对第一磁阻元件和第二磁阻元件对磁场的影响，提高检测准确度的同时，还能满足客户的个性化需要，增加了该桥式电路的应用场景，且提高了生产效率。

在一种可能的实现方式中，第一磁阻元件R1中的多个MR单元串联连接、并联连接或串并联混合连接；第二磁阻元件R2中的多个MR单元串联连接、并联连接或串并联混合连接。

可选地，该第一磁阻元件R1的多个MR单元串联连接，则第二磁阻元件R2的多个MR单元并联连接(如图2所示)；或，该第一磁阻元件R1的多个MR单元串联连接，则第二磁阻元件R2的多个MR单元串并联连接；或，该第一磁阻元件R1的多个MR单元串并联连接，则第二磁阻元件R2的多个MR单元串联连接；或，该第一磁阻元件R1的多个MR单元串并联连接，则第二磁阻元件R2的多个MR单元串并联连接，该第一磁阻元件R1的多个MR单元和第二磁阻元件R2的多个MR单元的串并联连接方式不同(如图11所示)等。

同样地，该第三磁阻元件R3的多个MR单元和第四磁阻元件R4的多个MR单元的连接方式不同。例如，该第三磁阻元件R3的多个MR单元串联连接，则第四磁阻元件R4的多个MR单元并联连接；或，该第三磁阻元件R3的多个MR单元串联连接，则第四磁阻元件R4的多个MR单元串并联连接；或，该第三磁阻元件R3的多个MR单元串并联连接，则第四磁阻元件R4的多个MR单元串联连接；或，该第三磁阻元件R3的多个MR单元串并联连接，则第四磁阻元件R4的多个MR单元串并联连接，该第三磁阻元件R3的多个MR单元和第四磁阻元件R4的多个MR单元的串并联连接方式不同等。

在上述实现过程中，通过分别设置第一磁阻元件R1中的多个MR单元和第二磁阻元件R2的多个MR单元多种不同的连接方式，能够实现第一磁阻元件R1中的多个MR单元和第二磁阻元件R2的多个MR单元的多种可调节的连接方式，增加了第一磁阻元件R1中的多个MR单元和第二磁阻元件R2的多个MR单元组合的多样性，进而增加了该第一磁阻元件R1和第二磁阻元件R2的电阻可调节的范围，增加该桥式电路的应用场景。

在一种可能的实现方式中，如图3、图5-图6以及图8-图12所示，第一磁阻元件R1的多个MR单元和第二磁阻元件R2的多个MR单元以相同阵列布局。

可以理解地，在实际情况中，多个MR单元的排列方式会影响第一磁阻元件和第二磁阻元件的磁场均匀分布，通过将该第一磁阻元件和第二磁阻元件的多个MR单元的排列方式设置为阵列的方式能够减少因多个MR单元的排列方式对磁场均匀强度的影响。

在上述实现过程中，通过将第一磁阻元件和第二磁阻元件的MR单元以相同阵列的方式进行布局，保证了第一磁阻元件和第二磁阻元件的磁场均匀分布，减少了因MR单元排列方式的不同对第一磁阻元件和第二磁阻元件的磁场分布的影响，提高了磁传感器的精度。在一种可能的实现方式中，如图12所示，第一磁阻元件R1的多个MR单元和第二磁阻元件R2的多个MR单元接入桥式电路的MR单元周围均设置有MR单元。

在上述实现过程中，通过在接入桥式电路中的MR单元的周围均设置有MR单元，保证了接入桥式电路的MR单元处于均匀的磁场中，提高了磁传感器的精度。

在一种可能的实现方式中，该第一磁阻元件、第二磁阻元件、第三磁阻元件以及第四磁阻元件的MR单元为Vortex结构。

可以理解地，该第一磁阻元件、第二磁阻元件、第三磁阻元件以及第四磁阻元件的MR单元还可以为除Vortex结构之外的其他结构。例如，Skyrmion结构。

在上述实现过程中，通过将多个MR单元设置为Vortex结构，基于Vortex结构能够增加MR单元的调节范围，以提高该桥式电路的灵敏度的调节范围。

在一种可能的实现方式中，第一磁阻元件的灵敏方向和第二磁阻元件的灵敏方向不同。

这里的第一磁阻元件和第二磁阻元件的灵敏度可以相同，也可以不同。

在上述实现过程中，通过设置第一磁阻元件和第二磁阻元件的灵敏方向不同，当外磁场在电压由电源端子施加至第一磁阻元件和第二磁阻元件的条件下变化时，输出电压也会相应地改变。因而根据外磁场与输出电压之间的关系，可以确定外磁场的方向和大小，实现了外磁场的方向和大小与输出电压之间的联系，提高了该桥式电路的检测精度。在一种可能的实现方式中，第一磁阻元件的灵敏方向和第二磁阻元件的灵敏方向相同，第一磁阻元件的灵敏度和第二磁阻元件的灵敏度不同。

这里的灵敏度可以通过调整MR单元的尺寸、膜系等参数来实现。

在上述实现过程中，通过设置第一磁阻元件和第二磁阻元件的灵敏方向相同，但是灵敏度不同，当外磁场在电压由电源端子施加至第一磁阻元件和第二磁阻元件的条件下变化时，输出电压也会相应地改变。因而根据外磁场与输出电压之间的关系，可以确定外磁场的方向和大小，实现了外磁场的方向和大小与输出电压之间的联系，提高了该桥式电路的检测精度。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种磁传感器，包括桥式电路，其特征在于，所述桥式电路包括：第一磁阻元件、第二磁阻元件；

所述第一磁阻元件的第一端与所述第二磁阻元件的第二端连接，并与外部输出连接；

所述第一磁阻元件的第二端与外部电源连接；

所述第二磁阻元件的第一端接地；

所述第一磁阻元件和所述第二磁阻元件均包括多个MR单元，所述第一磁阻元件和所述第二磁阻元件的静态属性部分相同或全部相同；所述静态属性包括MR单元数量、MR单元排布与MR单元特性；

所述第一磁阻元件中的多个MR单元接入所述桥式电路的数量和连接方式可调节；所述第二磁阻元件中的多个MR单元接入所述桥式电路的数量和连接方式可调节；所述连接方式包括：串联连接、并联连接或串并联混合连接；

所述第一磁阻元件的多个MR单元部分或全部接入所述桥式电路；所述第二磁阻元件中的多个MR单元部分或全部接入所述桥式电路；

其中，通过调节所述第一磁阻元件中的多个MR单元接入所述桥式电路的数量和连接方式、以及所述第二磁阻元件中的多个MR单元接入所述桥式电路的数量和连接方式，使所述桥式电路的输出零点偏离磁场零点。

2.根据权利要求1所述的磁传感器，其特征在于，所述桥式电路还包括：第三磁阻元件、第四磁阻元件；

所述第三磁阻元件的第二端与所述第一磁阻元件的第二端连接，并与外部电源连接；

所述第三磁阻元件的第一端与所述第四磁阻元件的第二端连接，并与外部输出连接；

所述第四磁阻元件的第一端与所述第二磁阻元件的第一端连接，并接地；

其中，所述第三磁阻元件和所述第四磁阻元件均包括多个MR单元。

3.根据权利要求2所述的磁传感器，其特征在于，所述多个MR单元组成的所述第三磁阻元件和多个MR单元组成的所述第四磁阻元件的静态属性部分相同或全部相同；

所述第三磁阻元件的多个MR单元和所述第四磁阻元件的多个MR单元连接方式不同。

4.根据权利要求2所述的磁传感器，其特征在于，

所述第一磁阻元件的灵敏方向和所述第四磁阻元件的灵敏方向相同；

所述第二磁阻元件的灵敏方向和所述第三磁阻元件的灵敏方向相同；

所述第一磁阻元件的灵敏方向和所述第三磁阻元件的灵敏方向不同；

所述第二磁阻元件的灵敏方向和所述第四磁阻元件的灵敏方向不同。

5.根据权利要求2-4任意一项权利要求所述的磁传感器,其特征在于,所述第一磁阻元件、所述第二磁阻元件、所述第三磁阻元件以及所述第四磁阻元件的MR单元为Vortex结构。

6.根据权利要求1所述的磁传感器，其特征在于，所述第一磁阻元件的多个MR单元和所述第二磁阻元件的多个MR单元以相同阵列布局。

7.根据权利要求1所述的磁传感器，其特征在于，所述第一磁阻元件的多个MR单元和所述第二磁阻元件的多个MR单元接入所述桥式电路的每一MR单元周围均设置有MR单元。

8.根据权利要求6-7任意一项所述的磁传感器，其特征在于，所述第一磁阻元件的灵敏方向和所述第二磁阻元件的灵敏方向不同；或，所述第一磁阻元件的灵敏方向和所述第二磁阻元件的灵敏方向相同，所述第一磁阻元件的灵敏度和所述第二磁阻元件的灵敏度不同。