CN116499513A - 传感器校准电路 - Google Patents

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Abstract

一个例子公开一种传感器校准电路，所述传感器校准电路包括：控制器，所述控制器被配置成将第一调制信号发射到传感器，并且作为响应从所述传感器接收第一输出信号；其中所述控制器被配置成将第二调制信号发射到所述传感器，并且作为响应从所述传感器接收第二输出信号；并且其中所述控制器被配置成基于所述第一调制信号和所述第二调制信号以及所述第一输出信号和所述第二输出信号来校准所述传感器。

Description

传感器校准电路
技术领域
本说明书涉及用于传感器校准的系统、方法、设备、装置、电路、制品和指令。
背景技术
在多种工业与消费型应用中，各种类型的传感器是普遍存在的。传感器通常为关键数据搜集元件，其不仅出于方便的目的，而且通常用于多种安全关键应用。确保初始地且周期性地校准此类传感器确保所述传感器在这些各种应用中的准确度。
发明内容
根据一示例实施例，一种传感器校准电路包括：控制器，所述控制器被配置成将第一调制信号发射到所述传感器，并且作为响应从所述传感器接收第一输出信号；其中所述控制器被配置成将第二调制信号发射到所述传感器，并且作为响应从所述传感器接收第二输出信号；并且其中所述控制器被配置成基于所述第一调制信号和所述第二调制信号以及所述第一输出信号和所述第二输出信号来校准所述传感器。
在另一示例实施例中，所述控制器被配置成基于所述第一调制信号和所述第二调制信号以及所述第一输出信号和所述第二输出信号来校准所述传感器的漂移。
在另一示例实施例中，所述控制器被配置成基于所述第一调制信号和所述第二调制信号以及所述第一输出信号和所述第二输出信号来校准所述传感器的检测灵敏度。
在另一示例实施例中，所述调制信号改变所述传感器内的电荷载流子密度。
在另一示例实施例中，所述灵敏度的校准是基于所述电荷载流子密度的变化。
在另一示例实施例中，所述控制器被配置成基于机械应力(σ)方程来校准所述传感器；所述方程为σ＝[wj(T)×Voutj]；所述第一调制信号和所述第二调制信号对应于所述方程中的j＝1和j＝2；所述第一输出信号和所述第二输出信号对应于Voutj；并且w为基于温度(T)的加权因数。
在另一示例实施例中，所述传感器被配置成在反向偏置电极处接收所述调制信号。
在另一示例实施例中，所述传感器被配置成在栅电极处接收所述调制信号。
在另一示例实施例中，所述传感器被配置成在输入电压电极处接收所述调制信号。
在另一示例实施例中，所述传感器被配置成在输入电流电极处接收所述调制信号。
在另一示例实施例中，所述传感器为磁性传感器。
在另一示例实施例中，所述传感器为霍尔效应传感器；并且所述输出信号为霍尔电压(VH)。
在另一示例实施例中，所述控制器被配置成通过改变施加到耦合到所述霍尔传感器的反向偏置电极的偏置电压来生成所述两个霍尔电压(VH)。
在另一示例实施例中，所述控制器被配置成通过改变施加到所述霍尔传感器的输入电压(Vs)来生成所述两个霍尔电压(VH)。
在另一示例实施例中，所述控制器被配置成通过改变施加到所述霍尔传感器的输入电流(Is)来生成所述两个霍尔电压(VH)。
在另一示例实施例中，所述控制器被配置成从所述霍尔电压(VH)来计算所述霍尔效应传感器的磁通密度(B)、温度(T)和机械应力(σ)。
在另一示例实施例中，所述控制器被配置成在霍尔效应传感器校准阶段期间将所述调制信号发送到所述霍尔效应传感器。
在另一示例实施例中，所述控制器被配置成在霍尔效应传感器操作阶段期间切断所述调制信号。
以上论述并不意图呈现在当前或将来权利要求集的范围内的每一示例实施例或每一实施方案。附图和具体实施方式还举例说明了各种示例实施例。
考虑以下结合附图的具体实施方式可以更全面地理解各种示例实施例。
附图说明
图1表示霍尔效应传感器电路的例子。
图2表示传感器校准电路的第一例子。
图3A表示传感器校准电路的第二例子。
图3B表示传感器校准电路的第三例子。
图3C表示传感器校准电路的第四例子。
图4表示磁晶体管传感器的特性可以基于温度如何变化，以及偏置调制如何减小这些效应的示例曲线。
图5表示传感器校准电路的第一操作定时图。
图6表示传感器校准电路的第二操作定时图。
图7表示传感器校准电路的第三操作定时图。
虽然本公开容许各种修改和替代形式,但其细节已经借助于例子在附图中示出且将详细地描述。然而，应理解，也可能存在除所描述的特定实施例以外的其它实施例。还涵盖属于所附权利要求书的精神和范围内的所有修改、等效物和可替换实施例。
具体实施方式
在多种示例应用中，传感器偏移漂移和传感器灵敏度误差和/或偏差在因果关系上与传感器温度和机械应力有关。对于磁性传感器尤其如此。存在用于计算传感器对磁通密度(B)、温度(T)和机械应力(σ)的响应的理论或经验方程。一旦已知全部其它量，就可以确定磁通密度B。然而，在实际情况下，输入变量中的一些可能是未知的或不确定的。忽略除磁场以外的其它因素对输出值的影响会导致误差或漂移。
在一些例子中，可以用附加的单独传感器测量温度和机械应力以获得附加测量量，并且因此获得磁场的更好估计。此类额外传感器汲取电力，并且需要附加电路区域。
此类额外传感器通常需要置于磁性传感器旁边。因此，所述额外传感器可能不能准确地测量传感器处的干扰效应，并且受温度与应力的梯度的影响。甚至可能辅助传感器自身会通过诱发应力或自热而引起误差。当循序地测量时，可能不会检测到时变干扰。
因此，使用磁性传感器自身的量来提取或补偿干扰效应是有利的。举例来说，传感器电阻可以用于确定传感器的温度。传感器电阻还对机械应力敏感。因此，组合传感器电阻与附加温度传感器可以用于(部分)应力补偿。然而，此类绝对电阻测量是困难的，并且自身还必须在生存期内非常准确稳定(即，其具有其自身的校准误差)。
以下论述现将集中于磁性传感器，因为仅一个类型的传感器需要校准。本领域的技术人员将认识到，本说明书的教示内容还可以应用到其它传感器。
磁性传感器通常为固态装置，并且正变得越来越风行，因为所述磁性传感器可以用于例如感测位置、速度或定向移动的多种不同类型的应用中。由于磁性传感器的非接触式无磨损操作、其低维护、稳健设计，并且因为密封的霍尔效应装置对振动、灰尘和水具有免疫性，因此磁性传感器还是电子装置设计者对传感器的风行选项。
磁性传感器被设计成在多种不同应用中对宽范围的正磁场与负磁场(例如，北极性和南极性)做出响应。
霍尔效应传感器是一种类型的磁体传感器，其输出信号随磁体传感器周围磁场密度而变。霍尔效应传感器为响应外部磁场的装置。磁场的特征在于其磁通密度(B)与定向。单一霍尔传感器对磁场的仅一个定向敏感，例如，仅对指向北极或南极的场敏感。当霍尔效应传感器置于磁场内时，磁通量线对半导体材料内的移动的电荷载流子施加(洛仑兹(Lorentz))力。电荷载流子、电子与电洞因此偏转到传导路径的两侧。可以将所产生的堆积电荷测量为垂直于电流路径的电极上的传感器的霍尔电压(VH)。
霍尔电压与穿过半导体材料的磁通密度(B)的强度成正比。此输出电压对于硅基装置可能相当小，即使当经受强磁场时，也仅为数微伏。基于硅半导体的大部分市售霍尔效应装置因此制造有内置DC放大器、模数转换器(ADC)逻辑开关电路、电流与电压调节器，以改进传感器的灵敏度和输出电压。这还允许霍尔效应传感器在更宽范围的电力供应器上操作，并且直接与多种现代应用中常见的微控制器介接。
图1表示霍尔效应传感器电路的例子100。示例电路100包括自旋电路102、放大器104和输出开关106。自旋电路102包括输入开关108、霍尔效应传感器110和输出开关112。
霍尔效应传感器110磁场偏移通过自旋电流操作加以补偿。在自旋电流操作中，输入开关108、输出开关112和示出为耦合到霍尔效应传感器110的电线循环地旋转，以使供应电流(Is)在全部接触定向上“自旋”。通过虚线示出一个示例自旋耦合。霍尔效应传感器110的输出电压可以在不携载供应电流(Is)的接触上获得。经由开关112将所述输出电压施加到典型斩波器稳定放大器104。通过平均全部自旋阶段上的输出电压来抵消传感器110的偏移，所述自旋阶段可以发生在输出106(在此图中未示出)之后。在霍尔效应传感器110中示出的“箭头”指示自旋电流流动在不同时间/阶段处的方向。开关106和112用于通过对小霍尔电压信号进行斩波(周期性地反转)来抑制放大器的偏移。
通过将第一电流/电压施加到霍尔效应传感器110上的一组两个引脚而生成自旋电流，并且接着测量第一输出电压(VH)；其次，通过经由将第二电流/电压施加到霍尔效应传感器110上的另一组两个引脚而自旋霍尔效应传感器110引脚来生成自旋电流，并且接着测量第二输出电压(VH)；并且接着对两个输出电压测量求平均以改进霍尔效应传感器110的总准确度。
机械应力对霍尔效应传感器110的灵敏度的影响取决于电流(Is)相对于霍尔效应传感器110的晶体轴的定向。选择合适的电路布局并且使电流(Is)自旋帮助去除各向异性应力影响。然而，各向同性应力效应仍存在。假设单一载流子类型，当n为霍尔效应传感器110内的电荷载流子密度时，霍尔效应传感器110的输出电压(VH)与Is/n成正比。即使具有完美电流源(Is)，也存在漂移，因为n的确(略微地)取决于温度与机械应力。此外，电流源自身也可能受相同参数的影响。
现在论述可以耦合到传感器(例如，磁性传感器、霍尔效应传感器等)的传感器校准电路，所述传感器校准电路可以纠正各种由于温度、机械应力梯度以及其它环境与操作效应引起的误差(例如，漂移与灵敏度误差)。
传感器校准电路使用传感器偏置调制以获得附加传感器输出数据点，所述附加传感器输出数据点在因果关系上与取决于温度与机械应力的传感器的漂移与灵敏度相关。通过在若干输入偏置条件下测量传感器输出信号，温度和机械应力对传感器的效应可以计算出，并且接着用以校准传感器偏移与灵敏度。
在一些示例实施例中，有用的实施方案需要具有足够调制电压(或可以引起信号带的交叉调制问题的小带宽)的效应的装置构造。此外，在各种示例实施例中，具有更高偏置灵敏度的装置还具有更高温度相依性，并且可能具有更高应力相依性。
对于使用例如霍尔效应传感器的磁性传感器的示例实施例，调制/偏置参数可以为传感器反向偏置、输入电压(Vs)或电流(Is)、栅极偏置、和/或传感器电阻偏置。举例来说，霍尔效应传感器的绝对灵敏度与传感器的内部电荷载流子密度相关，所述内部电荷载流子密度可以用反向偏置信号来调制。此类偏置调制可以成为基于霍尔效应传感器的装置中的自旋电流偏移补偿回路的部分。
在附加示例实施例中，调制/偏置参数可以通过脉宽调制或负权重(例如，斩波器/解调开关中的反转阶段)来加权。还可以使用附加额外输入变量，例如自旋之前的偏移、传感器的电阻和/或单独温度传感器。
这些附加调制信号使得能够从磁性传感器自身的输出信号计算三个未知项：磁通密度(B)、温度(T)和机械应力(σ)。可以例如从传感器的供应负载或输出电阻提取温度。
在多种示例实施例中，调制信号不用于基于测量环境变量(例如温度与机械应力)的外部传感器的输入来控制传感器的漂移或灵敏度。输入信号的调制相反地用于界定传感器的漂移或灵敏度的特征，从而减少对附加环境传感器的需要。响应于各种调制信号，传感器输出信号接着以加权方式组合，以补偿传感器中的灵敏度或偏移的漂移。
图2表示传感器校准电路的第一例子200。示例电路200包括自旋电路202、放大器204和输出开关206。自旋电路202包括输入开关208、霍尔效应传感器210和输出开关212。在一些示例实施例中，输出开关212还充当放大器204的输入斩波器。在其它示例实施例中，可以将开关矩阵212拆分成两个部分：斩波器和自旋电流开关。在另外其它示例实施例中，开关206和218可以合并到单一开关矩阵中。示例电路200另外包括耦合到霍尔效应传感器210的偏置电极214(例如，反向偏置或栅极偏置)、调制生成器216、解调开关218、求和/加权电路220和控制器222。
偏置电极214被配置成响应于来自控制器222的命令而响应于来自调制生成器216的偏置调制信号在霍尔效应传感器210内生成静电场。偏置调制信号调制霍尔效应传感器210内的电荷载流子密度。电荷载流子密度与传感器的灵敏度直接相关。
霍尔效应传感器210内创建的耗尽层随着偏置调制信号而改变，并且推送出电荷载流子。调制信号调制电荷载流子密度的能力取决于霍尔效应传感器210的温度以及机械应力，并且因此提供控制器222结合求和/加权电路220对于磁通密度(B)以及温度(T)与机械应力(σ)的补偿的能力。需要三个独立信号，因为我们具有影响传感器电压(VH)的三个初始未知量。举例来说，在两个不同偏置状态下的两个传感器电压和传感器电阻。
换句话说，在两个不同偏置设置下的传感器的输出电压(VH)基于温度对应力具有不同相依性。可以添加单独的温度和/或霍尔效应传感器110内部电阻传感器。这些输出电压(VH)是间接的，但与实际传感器漂移和灵敏度相关，所述输出电压(VH)提供用于计算/曲线拟合的附加数据点以获得接着可以用于直接传感器漂移与灵敏度补偿的三个未知项：磁通密度(B)、温度(T)和机械应力(σ)。
图2示出这三个所需信号中的两个如何通过开关218分离并且组合以用于单元220中的补偿。可将第三信号(例如，电流Is恒定时的传感器电压Vs，作为温度的测量)作为额外输入添加到单元220或在单元220之后的典型温度补偿中使用。通过调制Is(或Vs)与极板偏置214两者，可以甚至提取并且处理如图2中所示出的相同信号链中的全部三个信号。
开关218的控制输入耦合到控制器222的线路以偏置生成216。实施方案可以类似地示出(数字信号)，但在替代实施例中，可能想要设置不同于数字电压电平的偏置电平。开关218在不同调制状态下分离传感器输出电压。在第一调制状态下将经放大信号(在206之后)向Vout,1切换，并且在第二调制状态下向Vout,2切换。调制和切换可以在大于信号带宽的高频率下发生，从而使这些电压在级220的输入处几乎同时可用。
用于计算磁通密度B的组合补偿估计的一个示例方程为B≈∑iwi(T)Vout,i，其中T为温度，wi为分离的输出(VH)电压Vout,i中的每个的加权因数。加权因数可以是温度相依性的。温度T的估计量可以从如通过针对固定供应电流的供应电压所测量的传感器电阻导出。
在其它示例实施例中，调制信号可以为到霍尔效应传感器210的输入电压或输入电流。举例来说，输出电压(VH)随着供应电流(IS)或供应电压(VS)而按比例调整。在此类示例实施例中，加权因数将很可能不同于反向偏置与栅极偏置示例实施例。可以使用模拟、数字或混合电路系统执行加权。
在一些示例实施例中，可以通过耦合到霍尔效应传感器210的自旋电流偏移补偿回路生成调制信号。
在一些示例实施例中，由控制器222选择的调制信号是任意的，并且主要被选择成使得传感器的校准能够更准确地计算传感器的磁通密度(B)、温度(T)和机械应力(σ)参数(例如，更好的曲线拟合)。由于调制信号可以是任意的，因此控制器可以被配置成仅在传感器校准阶段期间，而不在传感器操作阶段期间将调制信号发送到传感器。
然而，传感器校准电路200需要极少额外电力与区域，并且可以在操作期间连续地操作。举例来说，解调开关218是小的，并且调制生成器216可以与斩波/自旋生成器集成。此外，求和/加权电路220可以嵌入在模拟电路(例如加权放大器、PWM等)中或嵌入在数字电路中(例如，嵌入在ADC的一部分中，或在通过ADC转换之后)。
简单加权为通过调整占空比(“PWM”)而在不同调制阶段期间对输出电压求平均。在此极简单情况下，可以省略或简化开关矩阵218。仅将对输出信号求平均，如已用于自旋电流方案的情况一样。加权因数仅与调制状态起作用的时间成比例。举例来说，如果想要计算Vout＝0.25Vout、1+0.75Vout,2，那么控制器222可以生成具有25％占空比的数字信号。偏置生成器216将在整个循环的25％期间将第一偏置电压提供到电极214，并且对于周期的75％将第二偏置电压提供到电极214。接着通过组合单元220来对第一输出电压与第二输出电压求平均。通过针对斩波器开关206或单独开关218中的一个偏置状态反转输出信号，负权重是可能的。
固定权重的另一简单实施方案为将加权电阻器或电容器集成到分离/解调开关矩阵218中。输出信号可以只需与电阻器网络求和。
电容器或电阻器的这些网络可以通过控制器222调整，例如以使所述网络为温度相依性的。还可以在调整占空比方案中进行同样操作。
以上方案为在区域与电力方面极为有效。开销极少会超过具有如图2中所示出的自旋电流的当今技术水平的霍尔传感器。
其它实施方案是可能的：首先将分离信号转换到数字域中，并且接着对在数字域或甚至在远程微控制器中的数据进行后处理。此允许极灵活、复杂和非线性的组合。
在一些示例实施例中，数据统计法可以用于计算传感器的整个群体的权重(不是独立校准)，并且可以在传感器研发期间或在工厂校准时采用。在替代实施例中，可以以实验方式确定加权因数。可以在整个生产上选择相同的加权因数，或可以在每个传感器上独立地微调所述加权因数。最灵活的是使它们可编程。接着可以尝试若干设置来寻找最好的执行设置。
图3A表示传感器校准电路302的第二例子。在第二电路302中，反向偏置电极由耦合到管芯上紧邻霍尔效应传感器210的电极“S”的p+井形成。
图3B表示传感器校准电路304的第三例子。在第三电路304中，栅极偏置电极由耦合到管芯上的效应传感器210内的电极“G”的p+井形成。
图3C表示传感器校准电路306的第四例子。在第四电路306中，栅极偏置电极由耦合到管芯上霍尔效应传感器210内的电极“G”的MOSFET型结构形成。
图4表示如本文中所公开的磁晶体管传感器的偏移的温度漂移可以如何通过偏置调制与补偿方案减小的示例曲线。本文中的描述采取霍尔传感器作为例子。磁晶体管使用洛仑兹力的相同传感器原理。在此情况下的输出信号为差异电流，其等效于霍尔传感器的霍尔电压。在此例子中，磁晶体管具有在敏感基区上方的栅极。Y轴绘制不同样本的群体上的随机相对偏移的扩散。在25℃的单一温度下校准偏移。然而，装置示出由于制造公差而造成的不同温度漂移的随机分布。示出用于固定偏置402、发射极电流调制404和栅极电压变化406的所提出的补偿方案的结果。固定的、独立于装置的加权因数允许此偏移扩散的减小，甚至在若干温度下无需独立装置校准。
图5表示传感器校准电路的第一操作定时图500。第一定时图500仅示出自旋操作。
图6表示传感器校准电路的第二操作定时图600。第二定时图600示出偏置加自旋操作的第一例子。
图7表示传感器校准电路的第三操作定时图700。第三定时图700示出偏置加自旋操作的第二例子。
在一些示例实施例中，斩波为最快的，并且自旋与调制可以交错。
传感器校准电路的各种示例实施例包括：磁场传感器，所述磁场传感器集成到CMOS工艺中，可能与其它CMOS IP(例如准确温度传感器、微处理器、非易失性存储器等)组合；准确且稳定的位置指示器，所述位置指示器用于永久性磁电装置或由电磁体致动的电动机(例如，用于触觉反馈、扬声器、照相机对焦模块等)；磁性开关；以及旋转编码器。
应用还包括基于霍尔效应的半导体磁场传感器，所述半导体磁场传感器不仅包括霍尔极板，而且包括类似于竖直霍尔极板、横向磁晶体管或磁电阻器的其它半导体装置。传感器校准电路不限于硅，并且因此其它电压调制电子或电洞气体或等离子体也可以受益。
除非明确地陈述具体次序，否则可以按任何次序执行在以上图中所论述的各种指令和/或操作性步骤。另外，本领域的技术人员将认识到，虽然已经讨论了一些例子指令集/步骤，但是在本说明书中的材料可以以各种方式组合以同样产生其它例子，并且应在由此详细描述提供的上下文内来进行理解。
在一些示例实施例中，这些指令/步骤实施为功能和软件指令。在其它实施例中，指令可以使用逻辑栅极、应用特定芯片、固件以及其它硬件形式实施。
当指令实施为非暂时性计算机可读或计算机可用介质中的可执行指令集时，这些指令在编程有所述可执行指令且受所述可执行指令控制的计算机或机器上实现。所述指令被负载用于在处理器(例如，一个或多个CPU)上执行。所述处理器包含微处理器、微控制器、处理器模块或子系统(包含一个或多个微处理器或微控制器)、或其它控制或计算装置。处理器可以指代单一组件或多个组件。所述计算机可读或计算机可用存储媒体被视为物品(或制造物品)的部分。物品或制品可以指任何所制造出的单个组件或多个组件。如本文所限定的非暂时性机器或计算机可用介质不包括信号，但此类介质可以能够接收并处理来自信号和/或其它暂时性介质的信息。
容易理解的是，如本文中大体描述且在附图中示出的实施例的组成部分可以用各种各样不同的配置来布置和设计。因此，如图所表示的各种实施例的详细描述并不意图限制本公开的范围，而仅仅是表示各种实施例。尽管在图式中呈现了实施例的各个方面，但是除非特别地说明，否则图式未必按比例绘制。
在不脱离本发明的精神或基本特性的情况下，可以以其它特定形式体现本发明。所描述的实施例在所有方面均被认为仅仅是说明性的而非限制性的。因此，本发明的范围由所附权利要求书而不是由此详细描述来指示。存在于权利要求的等同含义和范围内的所有变化都将包涵在所述权利要求的范围内。
贯穿本说明书对特征、优点或类似语言的涉及并不暗示可以本发明实现的所有特征和优点都应在或在本发明的任何单一实施例中。相反地，涉及特征和优点的语言应理解成意指结合实施例描述的特定特征、优点或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书对特征、优点的论述和类似语言可以是(但不一定必须是)参考同一实施例。
此外，本发明的所描述的特征、优点和特性可以任何合适方式在一个或多个实施例中组合。相关领域的技术人员将认识到，鉴于本文的描述，本发明可以在没有特定实施例的具体特征或优点中的一个或多个具体特征或优点的情况下实践。在其它情况下,在某些实施例中可以认识到可能不是存在于本发明的所有实施例中的另外的特征和优点。
贯穿本说明书对“一个实施例”、“一实施例”或类似语言的引用意味着结合所指示实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，本说明书通篇的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”和类似语言可以(但未必)全部参考同一个实施例。

Claims (18)

1.一种传感器校准电路，其特征在于，包括：
控制器，所述控制器被配置成将第一调制信号发射到传感器，并且作为响应从所述传感器接收第一输出信号；
其中所述控制器被配置成将第二调制信号发射到所述传感器，并且作为响应从所述传感器接收第二输出信号；并且
其中所述控制器被配置成基于所述第一调制信号和所述第二调制信号以及所述第一输出信号和所述第二输出信号来校准所述传感器。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：
所述控制器被配置成基于所述第一调制信号和所述第二调制信号以及所述第一输出信号和所述第二输出信号来校准所述传感器的漂移。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：
所述控制器被配置成基于所述第一调制信号和所述第二调制信号以及所述第一输出信号和所述第二输出信号来校准所述传感器的检测灵敏度。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：
所述调制信号改变所述传感器内的电荷载流子密度。
5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：
所述灵敏度的校准是基于所述电荷载流子密度的变化。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：
所述控制器被配置成基于机械应力(σ)方程来校准所述传感器；
所述方程为σ＝[wj(T)×Voutj]；
所述第一调制信号和所述第二调制信号对应于所述方程中的j＝1和j＝2；
所述第一输出信号和所述第二输出信号对应于Voutj；并且
w为基于温度(T)的加权因数。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：
所述传感器被配置成在反向偏置电极处接收所述调制信号。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：
所述传感器被配置成在栅电极处接收所述调制信号。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：
所述传感器被配置成在输入电压电极处接收所述调制信号。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：
所述传感器被配置成在输入电流电极处接收所述调制信号。
11.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：
所述传感器为磁性传感器。
12.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：
所述传感器为霍尔效应传感器；并且
所述输出信号为霍尔电压(VH)。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于：
所述控制器被配置成通过改变施加到耦合到所述霍尔传感器的反向偏置电极的偏置电压来生成所述两个霍尔电压(VH)。
14.根据权利要求12所述的装置，其特征在于：
所述控制器被配置成通过改变施加到所述霍尔传感器的输入电压(Vs)来生成所述两个霍尔电压(VH)。
15.根据权利要求12所述的装置，其特征在于：
所述控制器被配置成通过改变施加到所述霍尔传感器的输入电流(Is)来生成所述两个霍尔电压(VH)。
16.根据权利要求12所述的装置，其特征在于：
所述控制器被配置成从所述霍尔电压(VH)来计算所述霍尔效应传感器的磁通密度(B)、温度(T)和机械应力(σ)。
17.根据权利要求12所述的装置，其特征在于：
所述控制器被配置成在霍尔效应传感器校准阶段期间将所述调制信号发送到所述霍尔效应传感器。
18.根据权利要求12所述的装置，其特征在于：
所述控制器被配置成在霍尔效应传感器操作阶段期间切断所述调制信号。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9093163B2 (en) * 2010-01-14 2015-07-28 Hitachi, Ltd. Magnetoresistive device
DE102011102483A1 (de) * 2011-05-24 2012-11-29 Austriamicrosystems Ag Verfahren zum Betreiben einer Hallsensoranordnung und Hallsensoranordnung
JPWO2014002387A1 (ja) * 2012-06-29 2016-05-30 旭化成エレクトロニクス株式会社 ホール起電力補正装置及びホール起電力補正方法
US9389295B2 (en) * 2013-09-10 2016-07-12 Fisher Controls International Llc Hall effect sensor system with diagnostic capabilities
US9645220B2 (en) * 2014-04-17 2017-05-09 Allegro Microsystems, Llc Circuits and methods for self-calibrating or self-testing a magnetic field sensor using phase discrimination
US9651635B2 (en) * 2014-11-05 2017-05-16 Infineon Technologies Ag Bias circuit for stacked hall devices
ITUB20152562A1 (it) * 2015-07-28 2017-01-28 St Microelectronics Srl Procedimento di funzionamento di sensori di hall e dispositivo corrispondente
EP3130936B1 (en) * 2015-08-12 2022-03-16 Nokia Technologies Oy A charge-carrier hall-effect sensor
DE102015222935B3 (de) * 2015-11-20 2017-03-09 Bruker Biospin Ag Winkelverstellbarer Messkopf einer NMR-MAS-Apparatur
US20170288131A1 (en) * 2016-03-29 2017-10-05 Globalfoundries Singapore Pte. Ltd. Integrated hall effect sensors with voltage controllable sensitivity
WO2017190184A1 (en) * 2016-05-02 2017-11-09 Monash University Dirac semimetal structure
WO2020188565A1 (en) * 2019-03-18 2020-09-24 Dima Cheskis Low current hall effect sensor

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