CN206740791U - 移动传感器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种移动传感器。所述移动传感器包括：多极环形磁体、半导体衬底、形成在半导体衬底上的第一磁传感器和形成在半导体上的第二磁传感器。第一磁传感器被配置为响应于多极环形磁体的移动来产生第一输出信号，并且第一磁传感器的质心和第二磁传感器的质心是分离的并且相对于多极环形磁体在半导体衬底上被径向对准。第二磁传感器相对于第一磁传感器以预定角度来布置，并且被配置为响应于多极环形磁体的移动来产生第二输出信号。预定角度是0°和90°之间的唯一值，并且预定角度被配置为响应于多极环形磁体的移动来产生第一和第二输出信号之间在相位上的差异。

Description

移动传感器
相关申请的交叉引用
本实用新型要求由Anthony J. Bussan等人在2015年9月29日提交的并且名称为“用于与磁性目标一起使用的AMR速度和方向传感器”的编号为62/234,432的美国临时专利申请的优先权，该美国临时专利申请如同被复制那样以其整体通过引用结合于本文中。
关于联邦资助研究或开发的声明
不适用。
对微缩胶片附录的引用
不适用。
背景技术
磁传感系统被广泛用于各种应用中，包括例如：确定诸如旋转轴的目标的速度和方向。存在构建磁传感系统的磁传感器的各种方法。例如，磁传感系统可以包括两个单独的磁传感器和目标（通常是具有磁极的结构），其被布置为使得当目标相对于磁传感器进行旋转或移动时，两个磁传感器中的每一个产生输出信号。
两个磁传感器可以被放置在彼此相距预定的距离处，以便在它们的输出信号之间创建相移。此相移能够允许设计者：（i）使用来自传感器的这些输出信号产生更高分辨率的速度信号，使得速度变化能够被更快地检测，以及（ii）使用来自两个磁传感器的输出信号之间的超前和滞后信息，以便确定目标的旋转或移动的方向。
两个磁传感器的输出之间的相移取决于磁传感器之间的间距以及旋转中或移动中的目标的特征之间的间距。时常，目标是磁体，诸如具有多个均匀间隔的磁极的环形磁体。磁传感器通常被包含在单独的封装中，这使得磁传感器按照使得它们的输出信号满足指定的相移要求的方式来布置是非常困难的。磁传感器必须被非常精确地制造和/或它们必须被动态地调整以使得它们的输出信号满足指定的相移要求。否则，相移中的误差将导致目标速度的误算，并且如果相位误差足够大以允许输出信号进行交扰（cross），则将导致目标的移动方向的误算。
有时，磁传感器被提供在相同的集成电路上并且被间隔开一定的距离。然而，虽然这种间距可能对于一种特定的极间距是良好的，但其对于另一种极间距而言将是不正确的。一种解决方案是为每种不同的环形磁体制作集成电路。然而，为每一种新的间隔制造新的集成电路是昂贵的。
实用新型内容
在一个实施例中，一种移动传感器包括多极环形磁体、半导体衬底、形成在所述半导体衬底上的第一磁传感器和形成在半导体上的第二磁传感器。所述第一磁传感器被配置为响应于多极环形磁体的移动来产生第一输出信号，并且所述第一磁传感器的质心和所述第二磁传感器的质心是分离的并且相对于所述多极环形磁体在所述半导体衬底上被径向对准。所述第二磁传感器相对于所述第一磁传感器以预定角度来布置，并且所述第二磁传感器被配置为响应于所述多极环形磁体的移动来产生第二输出信号。所述预定角度是0°和90°之间的唯一值，并且所述预定角度被配置为响应于所述多极环形磁体的移动来产生所述第一和第二输出信号之间在相位上的差异。所述第一磁传感器可以具有从大约100微米到大约400微米的范围内的长度或宽度。所述第一磁传感器可以包括第一磁阻传感器，并且所述第二磁传感器可以包括第二磁阻传感器。所述第一磁传感器可以包括被连接以便形成第一电桥的第一和第二磁感测元件，并且所述第一电桥可以被配置为响应于所述多极环形磁体的移动来产生第一输出信号。所述第二磁传感器可以包括被连接以便形成第二电桥的第三和第四磁感测元件，并且所述第二电桥可以被配置为响应于所述多极环形磁体的移动来产生第二输出信号。所述第一磁传感器可以包括被连接以便形成第一惠斯通电桥的第一、第二、第三和第四磁感测元件，并且所述第二磁传感器可以包括被连接以便形成第二惠斯通电桥的第五、第六、第七和第八磁感测元件。所述移动传感器还可以包括与所述第一惠斯通电桥或所述第二惠斯通电桥的源连接器或输出连接器串联设置的一个或多个串联电阻器。所述一个或多个串联电阻器中的至少一个可以包括负温度系数电阻器。所述第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七和第八磁感测元件可以包括磁阻器。所述第一磁传感器和所述第二磁传感器可以是共面的。所述第一磁传感器可以包括：第一磁阻器，其被形成为具有被相对较短的第一部分互连的较长的第一部分的第一盘旋式传感器；第二磁阻器，其被形成为具有被相对较短的第二部分互连的较长的第二部分的第二盘旋式传感器；第三磁阻器，其被形成为具有被相对较短的第三部分互连的较长的第三部分的第三盘旋式传感器；以及第四磁阻器，其被形成为具有被相对较短的第四部分互连的较长的第四部分的第四盘旋式传感器。较长的第一和第三部分可以是相互平行的，以及较长的第二和第四部分可以是相互平行的。平行于较长的第一和第三部分的虚轴可以与平行于较长的第二和第四部分的虚轴垂直。所述第二磁传感器可以包括：第五磁阻器，其被形成为具有被相对较短的第五部分互连的较长的第五部分的第五盘旋式传感器；第六磁阻器，其被形成为具有被相对较短的第六部分互连的较长的第六部分的第六盘旋式传感器；第七磁阻器，其被形成为具有被相对较短的第七部分互连的较长的第七部分的第七盘旋式传感器；以及第八磁阻器，其被形成为具有被相对较短的第八部分互连的较长的第八部分的第八盘旋式传感器。较长的第五和第七部分可以是相互平行的，较长的第六和第八部分可以是相互平行的，以及平行于较长的第五和第七部分的虚轴可以与平行于较长的第六和第八部分的虚轴垂直。与较长的第五部分平行的虚轴可以相对于与较长的第一和第二部分平行的虚轴呈45°角，与较长的第六部分平行的虚轴可以相对于与较长的第二和第三部分平行的虚轴呈45°角，与较长的第七部分平行的虚轴可以相对于与较长的第三和第四部分平行的虚轴呈45°角，以及与较长的第八部分平行的虚轴可以相对于与较长的第一和第四部分平行的虚轴呈45°角。第一磁阻器、第二磁阻器、第三磁阻器和第四磁阻器是彼此同心的，以及第五磁阻器、第六磁阻器、第七磁阻器和第八磁阻器可以是彼此同心的。第一盘旋式传感器和第三盘旋式传感器可以在拓扑结构上处于下述之间：1)第五和第六盘旋式传感器以及2)第七和第八盘旋式传感器。所述预定角度可以是大约45°。所述预定角度可以包括用以在所述第一和第二输出信号之间产生90°差异的角度。所述多极磁体可以包括具有多于两个磁极的线性磁体。
一种移动传感器包括多极线性磁体、半导体衬底、形成在所述半导体衬底上的第一磁传感器和形成在半导体上的第二磁传感器。所述第一磁传感器被配置为响应于所述多极线性磁体的移动来生产第一输出信号，并且所述第一磁传感器的质心和第二磁传感器的质心是分离的并且在所述半导体衬底上沿着与所述多极线性磁体的表面垂直的直线对准。所述第二磁传感器相对于所述第一磁传感器以预定角度来布置，并且所述第二磁传感器被配置为响应于所述多极线性磁体的移动来产生第二输出信号。所述预定角度被配置为响应于所述多极线性磁体的移动来产生所述第一和第二输出信号之间在相位上的差异。所述第一磁传感器可以具有从大约100微米到大约400微米的范围内的长度或宽度。所述第一磁传感器可以包括被连接以便形成第一惠斯通电桥的第一、第二、第三和第四磁感测元件，以及所述第二磁传感器可以包括被连接以便形成第二惠斯通电桥的第五、第六、第七和第八磁感测元件。移动传感器还可以包括与所述第一惠斯通电桥或所述第二惠斯通电桥的源连接器或输出连接器串联设置的一个或多个串联电阻器。所述一个或多个串联电阻器中的至少一个可以包括负温度系数电阻器。所述第一磁传感器和所述第二磁传感器可以是共面的。
一种移动传感器包括多极磁体、半导体衬底、形成在所述半导体衬底上的第一磁传感器、与第一惠斯通电桥的源连接器或输出连接器串联设置的一个或多个串联电阻器以及形成在所述半导体衬底上的第二磁传感器。所述第一磁传感器包括第一磁阻器、第二磁阻器、第三磁阻器和第四磁阻器，并且所述第一磁阻器、第二磁阻器、第三磁阻器和第四磁阻器被布置为形成第一惠斯通电桥。所述第二磁传感器响应于所述多极磁体的移动来产生第二输出信号。所述第一磁传感器和所述第二磁传感器可以在半导体衬底上被配置为经受基本上均一的磁场。所述一个或多个串联电阻器中的至少一个可以包括负温度系数电阻器。第一和第二磁传感器可以在所述半导体衬底上被配置为产生所述第一和第二输出信号之间的90度相差。所述多极磁体可以包括多极环形磁体或多极线性磁体。所述第一磁传感器具有从大约150微米到大约300微米的范围内的长度或宽度。所述第一磁传感器和所述第二磁传感器可以在所述半导体衬底上具有在大约100微米到大约400微米之间的组合宽度或长度。
这些和其他特征将根据结合附图和权利要求所进行的以下详细描述而被更为清楚地理解。
附图说明
为了更完整地理解本公开，现在对结合附图和详细描述进行的以下简要描述进行参考，其中相同的参考数字表示相同的部分。
图1图示出了目标轮和相对于所述目标轮安装的磁传感器封装的实施例；
图2图示出了与传感器封装邻近的目标轮的实施例；
图3A图示出了形成为电桥A和B的两个磁传感器的拓扑结构的实施例；
图3B图示出了形成为电桥A和B的两个磁传感器的拓扑结构的另一实施例；
图3C图示出了形成为电桥A和B的两个磁传感器的拓扑结构的又一实施例；
图4电学地图示出了电桥A；
图5电学地图示出了电桥B；
图6图示出了包括串联电阻器的电桥设计的实施例；
图7A图示出了处理两个磁传感器的输出信号的电路的实施例；
图7B图示出了与来自图7A的信号处理电路的传感器输出和在确定速度方面有用的可选组合输出信号相对应的示例波形。
图8图示出了处理两个磁传感器的输出信号的电路的另一实施例；
图9图示出了与来自图8的信号处理电路的传感器输出和在确定速度方面有用的可选组合输出信号相对应的示例波形；
图10图示出了线性目标的实施例；
图11图示出了用于根据磁传感器的输出形成线性信号的装置的实施例；
图12图示出了与图11的装置有关的波形；
图13图示出了根据图11的装置的线性输出检测速度的一个示例；以及
图14图示出了根据图11的装置的线性输出检测速度的另一示例。
具体实施方式
从一开始应当理解的是，虽然以下说明了一个或多个实施例的说明性实现方式，但所公开的系统和方法可以通过使用任意数量的技术（无论当前已知的还是尚未存在的）来实现。本公开应当决不受限于以下说明的说明性实现方式、附图和技术，但是可以在所附权利要求的范围以及其等同方式的全部范围内被修改。
以下对术语的简要定义将遍及本申请而适用：
术语“包括”意指包括但不限于，并且应当以其在专利上下文中的典型使用的方式来解释；
短语“在一个实施例中”、“根据一个实施例”等等通常意指该短语之后的特定特征、结构或特性可以被包括在本实用新型的至少一个实施例中，并且可以被包括在本实用新型的多于一个实施例中（重要地，此类短语并不一定指代相同的实施例）；
如果说明书将某物描述为“示例性的”或“示例”，则应当理解的是其指代非排他性示例；
术语“大约”或“近似地”等等当与数字一起使用时，可以意指具体数字，或替代地，如本领域技术人员所理解的，意指接近该具体数字的范围；以及
如果说明书陈述了组件或特征“可”、“能够”、“可以”、“应当”、“将”、“优选地”、“可能”、“典型地”、“可选地”、“例如”、“有时”或“也许”（或其他此类语言）被包括在内或者具有特性，则该特定组件或特征并不要求被包括在内或具有该特性。此类部件或特征可以可选地被包括在一些实施例中或者其可以被排除。
本文所公开的是磁传感器，诸如在检测目标（诸如旋转轴）的速度和/或方向方面有用的那些磁传感器。速度和方向传感器可以包括两个磁传感器，这两个磁传感器均可以包括磁阻器。每个传感器中的每组磁阻器的取向可以在角度上被偏移，以便在经受移动中的磁场时提供输出信号中的相位差。本文公开的磁阻器显著小于磁传感器中的先前元件。例如，磁阻器可以是现有磁阻器的大约1/4（例如，宽度和/或长度上处于小于400微米的范围内）。得到的传感器的小尺寸可以具有多个优点。具体地，传感器的小尺寸允许两个磁传感器沿着环形磁体目标的径向方向对准。作为传感器的对准和小尺寸的结果，两个传感器然后可以经受基本上均一的磁场。这可以提供具有相比在其他磁传感器中更少噪声的信号。
由于磁传感器的小尺寸，磁阻器元件中的电阻可以小于现有磁传感器。为了限制传感器的功率消耗，一个或多个串联电阻器可以在电路中被放置于电路的入口或出口上。例如，当四个磁阻器被放置于惠斯通电桥中时，一个或多个串联电阻器可以与入口电压源或出口接地连接串联地来放置。这可以允许磁传感器相对于没有串联电阻器的电路的利用降低的功率消耗来进行操作。进一步，串联电阻器中的至少一个可以是负温度系数电阻器。负温度系数电阻器的使用可以虑及总体电路的温度补偿。例如，负温度系数电阻器可以至少部分地平衡来自磁阻器元件的增加的电阻，以虑及设备在宽温度范围上的操作。这些和其他优点在以下的描述中被更为详细地描述。
如图1中所示，传感器封装12接近诸如轮的目标14来放置，使得传感器封装12中包含的磁传感器可以被用于感测目标14的移动。如下面所公开的，由传感器封装12中的磁传感器所感测的这种移动可以按期望被用于指示目标14的移动或旋转的速度和/或方向。
传感器封装12具有各种连接器16、18、20、22、24、26、28和30。例如，连接器16可以被用作接地连接，连接器20和26可以被用作传感器封装12中包含的磁传感器之一的输出，连接器22和24可以被用作传感器封装12中包含的其他磁传感器的输出，以及连接器30可以被用于源连接。在此配置中，连接器18和28并不被使用，并且可以按期望而被省略。替代地，在其他配置中，连接器18和28可以被用于任何期望目的。
图2中示出了目标的示例。图2中所图示出的目标是多极环形磁体32。第一多个磁极34围绕多极环形磁体32均匀间隔，并且被第二多个磁极36所间隔。例如，磁极34可以是南极，并且例如，磁极36可以是北极。对于每个北极将总是存在南极，反之亦然。然而，诸如齿轮目标的其他目标可以与本实用新型相结合地使用。
图3A示出了可以被包含在传感器封装中的两个磁传感器40和42。两个磁传感器42和40可以通过使用标准集成电路制造技术在半导体衬底44上分别被形成为电桥A和B，使得电桥A和B如图3A所示那样在拓扑结构上彼此相邻并且相对于彼此被旋转45度。可以为电桥A定义质心51，其表示磁阻元件46、48、50、52的质量中心。类似地，可以为电桥B定义质心53，其表示磁阻元件54、56、58、60的质量中心。虽然在图3A中被图示，但质心51、53仅是出于图示的目的而被示出，并且在传感器中并不存在。电桥A和B可以沿着衬底44（例如，沿着半径33）基本上与目标32的中心径向对准，使得电桥A和B与由目标32产生的磁场对准。得到的配置导致了每个电桥A和B各自的质心51、53，其是分离的并且与目标32的中心径向对准。
磁传感器40包括四个磁阻器46、48、50和52，并且磁传感器42包括四个磁阻器54、56、58和60。如以下将详细描述的，磁传感器40和42均可以被布置为惠斯通电桥。
虽然磁阻器46、48、50、52、54、56、58和60可以根据期望的拓扑结构来形成，但在如图3A中所示的实施例中，磁阻器46、48、50、52、54、56、58和60被形成为盘旋式传感器，每个盘旋式传感器具有平行的细长部分，该细长部分在其末端被相对短的部分接合以形成如图3A所示的盘旋式（serpentine）布置。
磁阻器46的细长部分平行于第一轴来形成，该第一轴垂直于与磁阻器48的细长部分平行的第二轴，与磁阻器48的细长部分平行的第二轴垂直于与磁阻器50的细长部分平行的第三轴，与磁阻器50的细长部分平行的第三轴垂直于与磁阻器52的细长部分平行的第四轴，以及与磁阻器52的细长部分平行的第四轴垂直于与磁阻器46的细长部分平行的第一轴。
类似地，磁阻器54的细长部分沿着第五轴来形成，该第五轴垂直于与磁阻器56的细长部分平行的第六轴，与磁阻器56的细长部分平行的第六轴垂直于与磁阻器58的细长部分平行的第七轴，与磁阻器58的细长部分平行的第七轴垂直于与磁阻器60的细长部分平行的第八轴，以及与磁阻器60的细长部分平行的第八轴垂直于与磁阻器54的细长部分平行的第五轴。
在一个实施例中，磁阻器54、56、58和60的第一、第二、第三和第四轴相对于磁阻器46、48、50和52中的相邻磁阻器的第五、第六、第七和第八轴以45度的角度被偏移。
磁阻器46、48、50、52、54、56、58和60可以被布置为形成相对紧密的布置。磁阻器46、48、50、52、54、56、58和60和由磁阻器46、48、50、52、54、56、58和60形成的电桥A和B的相对小的尺寸能够允许电桥A和B存在于更加均一的磁场内。一般来说，电桥A和B暴露于更加均一的磁场可以为检测目标的行进或旋转的速度和/或方向提供具有更少噪声的更尖锐的信号。
在一个实施例中，电桥可以具有大约100微米和大约400微米之间的宽度和/或长度，或者大约150微米和大约300微米之间的宽度和/或长度。每个单独的磁阻器可以具有大约50微米至大约150微米之间的长度和/或宽度。在一些实施例中，形成在半导体衬底44上的磁阻器46、48、50、52、54、56、58和60可以是共面的。
在一个实施例中，两个电桥A和B可以被紧密接近地放置，使得传感器封装的总体尺寸可以被保持为紧凑设计。在一个实施例中，电桥A和B可以自身同心而不是彼此同心。例如，电桥可以具有150微米乘以300微米左右的总体尺寸。在一个实施例中，与目标的半径对准的尺度可以在大约100至大约300微米之间。由于磁场倾向于在径向对准上是均一的，因此图3A中所示的两个电桥A和B可以沿径向方向被对准。电桥A和B的这种小尺寸和布置可以虑及紧凑电桥和传感器封装的形成。
在一些实施例中，磁阻器46、48、50、52、54、56、58和60可以按不同的配置来布置，而同时仍被配置为电桥A和B。总体传感器封装的相对尺寸可以被维持在相对于图3A所描述的相同范围内，而同时具有不同的配置。如图3B中所示，电桥B中的磁阻器46、48、50、52可以在长度和设计方面与电桥A中的磁阻器54、56、58和60相同或相似。磁阻器46、48、50、52、54、56、58和60在每个电桥A和B内以及在每个电桥A和B之间的相对取向与图3中所示的那些是相同或相似的。如在图3A的配置的情况下，电桥A和B可以彼此相邻对准，并且在一些实施例中，电桥A和B可以相对于目标在径向方向上对准。如在图3A中所图示出的电桥A和B的情况下，每个电桥A和B各自的质心51、53是分离的并且相对于目标32的中心径向对准。
如图3C中所示，电桥B中的磁阻器46、48、50、52可以与电桥A中的磁阻器54、56、58、60交缠。磁阻器46、48、50、52、54、56、58和60在每个电桥A和B内以及在每个电桥A和B之间的相对取向与图3A中所示的那些是相同或相似的。在这个实施例中，电桥B的磁阻器48和52可以被设置于电桥A的磁阻器56、54和磁阻器58、60之间。类似地，电桥A的磁阻器58、60可以被设置于电桥B的磁阻器48、52和磁阻器50、46之间。在这个实施例中，两个电桥可以被交缠以便将电桥A和B两者暴露于近似相同的磁场。当与电桥和传感器封装的相对小的尺寸组合时，传感器可以具有得到的信号的降低的噪声和的改进的分辨率。
虽然电桥B中的磁阻器46、48、50、52可以与电桥A中的磁阻器54、56、58、60交缠，但电桥B的质心53和电桥A的质心51仍是分离的（例如，不位于相同的点处）并且相对于目标被径向对准。
如以上所述，电桥A和B可以被布置为惠斯通电桥。图4图示出了针对电桥A的电桥配置的电路图。在这个实施例中，源（V+）连接器30被连接于磁阻器46和48的一端，以及接地连接器16被连接于磁阻器50和52的一端。磁阻器48和50的另一端被连接在一起并且被连接于电桥A输出连接器20，以及磁阻器46和52的另一端被连接在一起并且被连接于电桥A输出连接器26。
图5图示出了用于电桥B的电桥配置的电路图。源（V+）连接器30被连接于磁阻器54和56的一端，以及接地连接器16被连接于磁阻器58和60的一端。磁阻器56和58的另一端被连接在一起并且被连接于电桥B输出连接器22，以及磁阻器54和60的另一端被连接在一起并且被连接于电桥B输出连接器24。
图6图示出了可以供电桥A或电桥B使用的惠斯通电桥400的电路图。在这个实施例中，电阻器402、404、406和408被布置在惠斯通电桥配置中。电阻器402、404、406和408可以包括磁阻器，所述磁阻器包含了关于电桥A或电桥B设计所描述的那些磁阻器中的任意。例如，电阻器402、404、406和408可以分别包括电桥A的电阻器48、46、52和50。类似地，电阻器402、404、406和408可以分别包括电桥B的电阻器56、54、60和58。如图6中所示，源（V+）连接器430可以被连接于磁阻器402和404的一端，以及接地连接器416可以被连接于磁阻器406和408的一端。磁阻器402和408的另一端可以被连接在一起并且被连接于电桥400输出连接器422，以及磁阻器404和406的另一端可以被连接在一起并且被连接于电桥400输出连接器420。
如图6中所示，图4和图5的电桥设计与图6的电桥设计之间的主要区别在于包括可以用于限制电桥的电流消耗的两个串联电阻器440、442。第一电阻器440可以被电连接于源连接器430和磁阻器402和404的一端之间。第二电阻器442可以被电连接于接地连接器416和磁阻器406和408的一端之间。由于用于电桥中的磁阻器46、48、50、52、54、56、58和60的小尺寸，从磁阻器自身得到的电阻可以导致用于传感器的大电流消耗。串联电阻器440、442中的一个或两者可以被用于限制用于设备的总体电流消耗。虽然图6中示出了两个串联电阻器440、442，但是将理解的是，单个串联电阻器440或442可以在具有相似结果的情况下被用于电桥400中，其中使用单个串联电阻器时的总体电阻可以与使用两个串联电阻器440、442时的总体电阻是相同或相似的。在一些实施例中，在电桥设计中可以使用多于两个串联电阻器。
在一些实施例中，串联电阻器440、442中的一个或多个可以包括负温度系数电阻器。一般而言，磁阻器46、48、50、52、54、56、58和60可以由具有相对于电阻的正温度系数的材料形成，使得这些元件的电阻随着增加温度而增加。这种效应可以限制设备的有用温度范围。为了补偿温度效应，串联电阻器中的一个或多个可以包括具有负温度系数的材料，使得电阻随着增加温度而减小。在一个实施例中，电阻材料的电阻和负温度系数可以被选择来平衡磁阻器46、48、50、52、54、56、58和60中的在电阻上随着增加温度而增加的效应。如果多个串联电阻器包括负温度系数电阻器，则材料的选择可以是相同或不同的，以及电阻器可以具有相同或不同的电阻，以便平衡磁阻器46、48、50、52、54、56、58和60的正温度系数电阻效应。
图7A图示出了从电桥A和B接收输出并且使用这些输出来产生指示目标移动的速度和/或方向的速度信号和/或方向信号的电路70的示例。电路70包括第一信号调节器72，该第一信号调节器72被连接于连接器20和26以便从电桥A接收输出。第一信号调节器72可以包括例如缓冲器、放大器、开关和/或诸如适合于提供具有依赖于目标14的速度和目标14上的磁极数量的频率的方波输出信号74的其他装置。
电路70进一步包括第二信号调节器76，该第二信号调节器76被连接于连接器22和24以便从电桥B接收输出。第二信号调节器76可包括例如缓冲器、放大器、开关和/或诸如适合于提供具有依赖于目标的速度和目标上的磁极数量的频率的方波输出信号78的其他装置。
因为电桥A和B相对于彼此被旋转45度，方波输出信号74相对于方波输出信号78在相位上被偏移90度。图7B中示出了这种相移。如从图7B可见的，因为由于集成电路制造处理中的固有精度而使电桥A和B相对于彼此被精确地旋转45度，以及因为两个电桥A和B被彼此相邻放置和/或以一定角度交缠以使得它们在半导体衬底上本质上基本占据相同的空间，所以相位非常精确地以90度的相移为中心。由电桥A和B的小尺寸以及相比更大的电桥和磁阻器元件设计经受更加均一的磁场的对应能力来进一步增强了这种效应。这种相移还将独立于通常用于环形磁感测的典型磁极尺寸范围内的磁极尺寸。因为相移是在集成电路制作过程期间由电桥A和B的相对旋转所设定的，所以并不需要严格的制造容差或调整来控制该相移。
如进一步在图7A中所示的，方波输出信号74和78被异或器件（EXCLUSIVE OR）80组合，以便产生方波输出信号82。方波输出信号74、78和82之间的关系在图7B中被示出。速度检测器84使用方波输出信号82以便确定目标的速度并且提供指示此速度的速度输出。如从图7A可见，相比方波输出信号74或方波输出信号78，异或器件80的使用加倍了输出信号的频率，并且因而加倍了由速度检测器84基于电桥A和B中的仅一个所提供的速度指示信号的分辨率。
速度检测器84可以按各种方式中的任意方式来根据方波输出信号82确定目标的速度。例如，了解对于目标移动经过预定角度所需要的脉冲数量，速度检测器84可以确定目标移动经过预定角度所需要的时间量并且可以使用该角度和时间信息来确定速度。替代地，速度检测器84可以确定方波输出信号82的频率并且可以执行查找表，该查找表针对特定形式的目标将频率与速度相关。如本领域技术人员将理解的，存在用于根据方波输出信号82确定目标的速度的许多其他方式。
另外或替代地，方波输出信号74和78也可以被用于确定目标的移动方向。图7A中示出了确定目标14的移动方向的一种方式。在此情况下，方波输出信号74被供应至D触发器86的D输入，以及方波输出信号78被供应至D触发器86的时钟输入。当目标正在一个方向上移动时，Q输出将处于高状态，并且当目标正在另一个方向上移动时，Q输出将处于低状态。因而，Q输出的状态指示了目标的移动方向。
也就是说，当目标在第一方向上移动时，方波输出信号74和78以特定的方式进入D触发器86的对应的D输入和时钟输入，比方说如图7B中所看到的从左向右。当方波输出信号74和78如图7B中所看到的从左向右进入D触发器86的D输入和时钟输入时，则当方波输出信号74为低时，方波输出信号78的每个上升沿88进入D触发器86的时钟输入。相应地，D触发器86的Q输出处于低状态，因而指示了目标的第一移动方向。
然而，当目标在第二方向或相反方向上移动时，方波输出信号74和78以相反的方式进入D触发器86的对应D输入和时钟输入，比方说如图7B中看到的从右向左。当方波输出信号74和78如图7B中所看到的从右向左进入D触发器86的D输入和时钟输入时，则当方波输出信号74为高时，方波输出信号78的每个上升沿90进入D触发器的时钟输入。相应地，D触发器86的Q输出处于高状态，因而指示了目标的第二移动方向或相反移动方向。
磁阻器（例如，图3A-3C的磁阻器46、48、50、52、54、56、58和60）中的每一个例如可以是对应的各向异性磁阻（AMR）传感器。这样的传感器是非极性敏感的，因此为每个环形磁极实现了完整的磁信号周期（粗略地等同于全正弦波）。然而，一些磁传感器（诸如霍尔效应传感器）是极性敏感的，并且需要两个环形磁极（或一个磁极对）来实现完整的磁信号周期。因此可以通过选择磁阻器传感器来实现对分辨率进行加倍。
如以上所述，形成磁传感器的两个电桥可以在半导体衬底上占据相同的面积并且可以通过使用标准集成电路制造技术来在半导体衬底上被制造。由磁传感器形成的电桥A和B可以相对于彼此被旋转45度，使得一个电桥信号相对于另一个电桥信号被自然地异相偏移90度。这种布置产生了典型霍尔效应传感器的四倍分辨率和单个磁阻器传感器的二倍分辨率。
本文所示的双传感器的另一个优势在于，相位非常精确地以90度的相移为中心，这是因为由于集成电路制造过程的固有精度而使磁阻器电桥A和B在半导体衬底上占据近似相同的空间并且相对于彼此被非常精确地旋转。由于本文公开的电桥设计的相对小尺寸，相比先前的设计，磁传感器可以在半导体衬底上占据更少的空间并且被暴露于更加均一的磁场。
而且，传感器封装的又一个优势在于，如果传感器封装供具有不同数量的磁极和/或磁极尺寸的不同的多极环形磁体使用，则传感器封装不需要修改。因而，两个电桥信号74和78之间的相移独立于通常用于环形磁感测的典型磁极尺寸范围内的磁极尺寸。因为相移是通过集成电路晶片过程中电桥A和B的旋转取向来设定的，所以并不需要严格的制造容差和/或调整来控制相移。
图8图示了从电桥A和B接收输出并且使用这些输出来产生指示目标的移动的速度和/或方向的速度信号和/或方向信号的替代电路100的示例。
电路100包括被连接于连接器20和26以便从电桥A接收输出的第一信号调节器102。第一信号调节器102可以包括例如缓冲器、放大器、开关和/或诸如适合于提供具有依赖于目标14的速度和目标上的磁极数量的频率的方波输出信号104的其他装置。
电路100进一步包括被连接于连接器22和24以便从电桥B接收输出的第二信号调节器106。第二信号调节器106类似地包括例如缓冲器、放大器、开关和/或诸如适合于提供具有依赖于目标14的速度和目标上的磁极数量的频率的方波输出信号108的其他装置。
因为电桥A和B相对于彼此被旋转45度，方波输出信号104相对于方波输出信号108在相位上被偏移90度。如图9的上部处所示的那样，此相移对应于电桥A和B输出磁性波形之间的相移。如从图9可见的，因为由于集成电路制造处理中的固有精度而使电桥A和B相对于彼此被精确地旋转45度，以及因为两个电桥A和B被彼此相邻放置和/或以一定角度交缠或覆盖以使得它们在半导体衬底上本质上基本占据相同的空间，所以相位非常精确地以90度的相移为中心。这种相移还将独立于通常用于环形磁感测的典型磁极尺寸范围内的磁极尺寸。因为相移是在集成电路制作过程期间由电桥A和B的相对旋转所设定的，所以并不需要严格的制造容差或调整来控制该相移。
进一步如图8所示，方波输出信号104和108由异或器件110进行组合以便产生图9中所示的方波输出信号112。速度检测器114使用方波输出信号112以便确定目标的速度并且提供指示此速度的速度输出。速度检测器114可以按照与由图7A的速度检测器84所使用的方式相相似的方式来根据方波输出信号112确定目标14的速度。
另外或替代地，方波输出信号104和108也可被用于确定目标14的移动方向。在这种情况下，方波输出信号112被供应至D触发器116的D输入。方波输出信号104也被供应至延迟器件118，并且延迟器件118的输出被直接连接至异或器件120的第一输入并且通过延迟器件122间接连接至异或器件120的第二输入。异或器件120的输出作为图9中所示的信号124被提供至D触发器116的时钟输入。
由延迟器件118所施加的延迟为D触发器116提供了必要的建立时间（在时钟脉冲边沿到达之前D将被安置）。由延迟器件122所施加的延迟为D触发器116提供了最小时钟宽度。
方波输出信号104和108还由异或器件126进行组合，以便产生图9中所示的方波输出信号128。方波输出信号128被供应至D触发器130的D输入。方波输出信号108还被供应至延迟器件132，已经延迟器件132的输出被直接连接至异或器件134的第一输入并且通过延迟器件136间接连接至异或器件134的第二输入。异或器件134的输出作为图9中所示的信号138被提供至D触发器130的时钟输入。
由延迟器件132施加的延迟为D触发器130提供了必要的建立时间（在时钟脉冲边沿到达之前D将被安置）。由延迟器件136施加的延迟为D触发器130提供了最小时钟宽度。
D触发器116和130的Q输出被电路140进行电容性求或，以及得到的脉冲被反相器142反转和保持以提供图9中所示的方向信号144。当目标正在一个方向上移动时，方向信号144处于高状态，并且当目标正在另一个方向上移动时，方向信号144处于低状态。电路140中的电阻器和电容器值被选择为在磁滞带之间（在此示例中是在反相器142的内部）设定电压中途（voltage midway）。这些电阻器和电容器值还设定了将检测附加的方向改变的最小时间。
根据具体应用，包括对所需要的输出（例如，速度、方向、速度和方向等等）的类型的考虑，可以使用除了电路70和100之外的电路。
代替使用图2的多极环形磁体32，其他多极磁体（诸如图10中所示的线性多极磁体200）可以供传感器元件12使用以检测移动范围、速率和/或方向。例如，图7A和8中所示的电路可以与线性多极磁体200相结合地使用。当使用线性多极磁体200时，电桥A和B可以在垂直于多极磁体200的表面的方向上被对准。在一些实施例中，每个电桥A和B的质心可以是分离的并且在垂直于多极磁体200的表面的方向上被对准。这种取向可以允许两个电桥A和B经受相同的磁场。
如图11中所示，提供了输出信号转换器300以便将来自两个磁传感器的输出转换为线性信号，诸如线性电压斜坡信号。两个磁传感器在相同半导体衬底上交织并且相对于彼此被旋转一定的量，该一定的量足以使两个磁传感器的输出相对于彼此偏移90度。这些磁传感器例如可以是以图4-6中所示的电桥的形式，以及可以如图3A-3C中所示的被布置在相同半导体衬底上并且相对于彼此被旋转90度。为了方便，来自两个磁传感器的输出可以被标注为VA和VB，并且作为对图11中所示的输出信号转换器300的输入中的两个来提供。
表示磁传感器的DC偏置的第三输入也被提供给输出信号转换器300。该DC偏置被标注为Vref并且被确定为Vref=Vsupply/2，其中Vsupply是被连接到连接器30的源的电压。
输出信号转换器300包括除法器302，其从VA和VB中减去DC偏置并且然后使结果相除以产生以下的量：
公式1。
反正切计算器304计算量（1）的反正切以产生以下的量：
公式2。
加法器306将Vref与量（2）相加，以根据以下的公式产生Vramp：
公式3。
Vramp是可以被用于提供本文先前所描述的甚至更高分辨率速度输出的模拟电压斜坡信号。线性斜坡电压Vramp可以被用于替代或附加于先前描述的信号82和/或112。
更高的分辨率可能是重要的，尤其是因为通常存在对可以应用于目标的给定区域中的磁极数量的物理限制。这种更高的分辨率在将检测目标的慢速度时可能也是重要的。
公式（3）可以被改善，以通过根据以下公式为每个磁传感器确定单独的参考电压来改进线性斜坡电压信号Vramp的精度和/或线性度：
公式4。
公式（4）中的Vref仍被确定为传感器或电桥供给电压的1/2。另一改善是校正两个信号VA和VB之间的增益误差。在这种情况下，校正增益误差的增益校正因子N根据以下公式来确定：
公式5。
然后将增益校正因子N用于公式（4）中以根据以下公式校正增益误差：
公式6。
由公式（4）-（6）给出的改善使得图3的传感器变得更为精确，因为这些改善补偿了由温度、零件到零件的容差变化等所引起的误差。
输出信号转换器300可以是诸如图11中所示的那些部件之类的离散部件或者输出信号转换器300可以包括进行以上描述的计算的计算机或其他处理器。替代地，输出信号转换器300可以是专用集成电路（ASIC）、可编程现场阵列等等。
图12图示出了信号VA、VB和Vramp。
如图13中所示，速度检测器310包括多个比较器3121、3122、……、312n，每一个比较器接收线性斜坡电压Vramp并且每一个比较器具有不同的跳变点，该跳变点由多个阈值设定电路3141、3142、……、314n中对应的一个来设定，其中n可以是取决于跳变点的期望数量（即，分辨率）的任何数字。
当线性斜坡电压Vramp充分增加以达到最低跳变点时，比较器3121、3122、……、312n中对应的一个提供了输出speed1。当线性斜坡电压Vramp增加至下一跳变点时，比较器3121、3122、……、312n中对应于此下一跳变点的一个提供输出speed2。比较器3121、3122、……、312n继续跳变以产生输出speed3到speedn。
在输出speed1、speed2、speed3、……、speedn之间的经过时间指示了目标的速度，以及产生speed1、speed2、speed3、……、speedn的顺序指示了目标的方向。
如图14中所示，替代的速度检测器320包括模数转换器322和处理器324。处理器324根据模数转换器322的数字输出计算目标的速度。例如，处理器324根据线性斜坡电压Vramp的斜率来确定目标的速度。
目标的移动方向可以根据线性斜坡电压Vramp的斜率的符号来确定。例如，此斜率可以由处理器324来确定。
线性斜坡电压Vramp避免了过小并且因此不能提供要被检测的足够磁场强度的磁极片的使用。而且，线性斜坡电压Vramp的使用导致了更高的分辨率。
本实用新型的某些修改已经在以上被讨论。本实用新型的其他修改将被在本领域中实践本实用新型的人员想到。例如，D触发器86被用于确定目标14的移动方向。然而，其他机构可以被用于确定目标14的移动方向。
而且，磁传感器40通常在附图中被示为并且在以上被描述为包括四个感测元件的惠斯通电桥，以及磁传感器42也通常在附图中被示为并且在以上被描述为包括四个感测元件的惠斯通电桥。然而，磁传感器40和磁传感器42可以具有其他布置。例如，磁传感器40可以是包括两个感测元件的两元件电桥，以及磁传感器42可以同样是包括两个感测元件的两元件电桥。
此外，如以上所描述的，磁阻器46、48、50、52、54、56、58和60中的每个可以是对应的各向异性磁阻（AMR）传感器。然而，其他磁阻元件可以被用于磁阻器46、48、50、52、54、56、58和60。例如，对应的巨磁阻器（GMR）元件可以被用于磁阻器46、48、50、52、54、56、58和60中的每个。
另外，一个、两个或更多个传感器可以被集成在半导体衬底44上。实际上，一般而言，可以提供n个传感器以使得元件（磁阻器）将每90/n度出现。对于具有总共四个元件的一个电桥，元件将每90（90/1，n=1）度被形成在半导体衬底44上。对于具有总共八个元件的两个电桥，元件将如图3所示那样每45（90/2，n=2）度被形成在衬底上。对于具有总共12个元件的三个电桥，元件将每30（90/3，n=3）度被形成在衬底上，依此类推。使用两个电桥代替一个，方向信息和增加的分辨率两者都可以被获得。然而，在两个电桥之后，仅获得增加的分辨率。
此外，电路70可以被制造为半导体衬底44上的集成电路，或者可以被制造为与半导体衬底44分离的衬底上的集成电路，或者可以被制造为离散元件单路。
本文所描述的传感器被用于检测目标的速度和方向。它们还可以被用于检测目标的移动范围。
而且，如果DC偏移不是一种顾虑，则输出信号转换器300可以简单地根据以下公式来计算线性斜坡电压Vramp：
公式7。
本文已经描述了各种系统和方法，具体实施例可以包括但不限于以下内容：
在第一实施例中，一种移动传感器包括：多极环形磁体；半导体衬底；形成在所述半导体衬底上的第一磁传感器，其中所述第一磁传感器被配置为响应于所述多极环形磁体的移动来产生第一输出信号；以及形成在所述半导体衬底上的第二磁传感器，其中所述第一磁传感器的质心和所述第二磁传感器的质心是分离的并且相对于所述多极环形磁体在所述半导体衬底上被径向对准，其中所述第二磁传感器相对于所述第一磁传感器以预定角度来布置，其中所述第二磁传感器被配置为响应于所述多极环形磁体的移动来产生第二输出信号，其中所述预定角度是0°和90°之间的唯一值，以及其中所述预定角度被配置为响应于所述多极环形磁体的移动来产生所述第一和第二输出信号之间在相位上的差异。
第二实施例可以包括第一实施例的移动传感器，其中所述第一磁传感器具有从大约100微米到大约400微米的范围内的长度或宽度。
第三实施例可以包括第一实施例或第二实施例的移动传感器，其中第一磁传感器包括第一磁阻传感器，以及其中所述第二磁传感器包括第二磁阻传感器。
第四实施例可以包括第一至第三实施例中的任意实施例的移动传感器，其中所述第一磁传感器包括被连接以便形成第一电桥的第一和第二磁感测元件，其中所述第一电桥被配置为响应于所述多极环形磁体的移动来产生第一输出信号，其中所述第二磁传感器包括被连接以便形成第二电桥的第三和第四磁感测元件，以及其中所述第二电桥被配置为响应于所述多极环形磁体的移动来产生第二输出信号。
第五实施例可以包括第一实施例的移动传感器，其中所述第一磁传感器包括被连接以便形成第一惠斯通电桥的第一、第二、第三和第四磁感测元件，以及其中所述第二磁传感器包括被连接以便形成第二惠斯通电桥的第五、第六、第七和第八磁感测元件。
第六实施例可以包括第五实施例的移动传感器，进一步包括与所述第一惠斯通电桥或所述第二惠斯通电桥的源连接器或输出连接器串联设置的一个或多个串联电阻器。
第七实施例可以包括第六实施例的移动传感器，其中所述一个或多个串联电阻器中的至少一个包括负温度系数电阻器。
第八实施例可以包括第五至第七实施例中任意实施例的移动传感器，其中所述第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七和第八磁感测元件包括磁阻器。
第九实施例可以包括第一至第八实施例中任意实施例的移动传感器，其中所述第一磁传感器和所述第二磁传感器是共面的。
第十实施例可以包括第一实施例的移动传感器，其中所述第一磁传感器包括：第一磁阻器，其被形成为具有被相对较短的第一部分互连的较长的第一部分的第一盘旋式传感器；第二磁阻器，其被形成为具有被相对较短的第二部分互连的较长的第二部分的第二盘旋式传感器；第三磁阻器，其被形成为具有被相对较短的第三部分互连的较长的第三部分的第三盘旋式传感器；以及第四磁阻器，其被形成为具有被相对较短的第四部分互连的较长的第四部分的第四盘旋式传感器；其中较长的第一和第三部分是相互平行的，其中较长的第二和第四部分是相互平行的，以及其中平行于较长的第一和第三部分的虚轴与平行于较长的第二和第四部分的虚轴垂直；以及，其中所述第二磁传感器包括：第五磁阻器，其被形成为具有被相对较短的第五部分互连的较长的第五部分的第五盘旋式传感器；第六磁阻器，其被形成为具有被相对较短的第六部分互连的较长的第六部分的第六盘旋式传感器；第七磁阻器，其被形成为具有被相对较短的第七部分互连的较长的第七部分的第七盘旋式传感器；以及第八磁阻器，其被形成为具有被相对较短的第八部分互连的较长的第八部分的第八盘旋式传感器；其中较长的第五和第七部分是相互平行的，其中较长的第六和第八部分是相互平行的，其中平行于较长的第五和第七部分的虚轴与平行于较长的第六和第八部分的虚轴垂直，其中与较长的第五部分平行的虚轴相对于与较长的第一和第二部分平行的虚轴呈45°角，其中与较长的第六部分平行的虚轴相对于与较长的第二和第三部分平行的虚轴呈45°角，其中与较长的第七部分平行的虚轴相对于与较长的第三和第四部分平行的虚轴呈45°角，其中与较长的第八部分平行的虚轴相对于与较长的第一和第四部分平行的虚轴呈45°角。
第十一实施例可以包括第十实施例的移动传感器，其中所述第一磁阻器、第二磁阻器、第三磁阻器和第四磁阻器是彼此同心的。
第十二实施例可以包括第十或第十一实施例的移动传感器，其中所述第五磁阻器、第六磁阻器、第七磁阻器和第八磁阻器是彼此同心的。
第十三实施例可以包括第十至第十二实施例中任意实施例的移动传感器，其中所述第一盘旋式传感器和第三盘旋式传感器在拓扑结构上处于下述之间：1)所述第五和第六盘旋式传感器以及2)所述第七和第八盘旋式传感器。
第十四实施例可以包括第一至第十三实施例中任意实施例的移动传感器，其中所述预定角度是大约45°。
第十五实施例可以包括第一至第十四实施例中任意实施例的移动传感器，其中所述预定角度包括用以在所述第一和第二输出信号之间产生90°差异的角度。
第十六实施例可以包括第一至第十五实施例中任意实施例的移动传感器，其中所述多极磁体包括具有多于两个磁极的线性磁体。
在第十七实施例中，一种移动传感器包括：多极线性磁体；半导体衬底；形成在所述半导体衬底上的第一磁传感器，其中所述第一磁传感器被配置为响应于所述多极线性磁体的移动来生产第一输出信号；以及形成在所述半导体衬底上的第二磁传感器，其中所述第一磁传感器的质心和第二磁传感器的质心是分离的并且在所述半导体衬底上沿着与所述多极线性磁体的表面垂直的直线对准，其中所述第二磁传感器相对于所述第一磁传感器以预定角度来布置，其中所述第二磁传感器被配置为响应于所述多极线性磁体的移动来产生第二输出信号，以及其中所述预定角度被配置为响应于所述多极线性磁体的移动来产生所述第一和第二输出信号之间在相位上的差异。
第十八实施例可以包括第十七实施例的移动传感器，其中所述第一磁传感器具有从大约100微米到大约400微米的范围内的长度或宽度。
第十九实施例可以包括第十七或第十八实施例中的移动传感器，其中所述第一磁传感器包括被连接以便形成第一惠斯通电桥的第一、第二、第三和第四磁感测元件，以及其中所述第二磁传感器包括被连接以便形成第二惠斯通电桥的第五、第六、第七和第八磁感测元件。
第二十实施例可以包括第十九实施例的移动传感器，进一步包括与所述第一惠斯通电桥或所述第二惠斯通电桥的源连接器或输出连接器串联设置的一个或多个串联电阻器。
第二十一实施例可以包括第二十实施例的移动传感器，其中所述一个或多个串联电阻器中的至少一个包括负温度系数电阻器。
第二十二实施例可以包括第十七至第二十一实施例中任意实施例的移动传感器，其中所述第一磁传感器和所述第二磁传感器是共面的。
在第二十三实施例中，一种移动传感器包括：多极磁体；半导体衬底；形成在所述半导体衬底上的第一磁传感器，其中所述第一磁传感器包括第一磁阻器、第二磁阻器、第三磁阻器和第四磁阻器，其中所述第一磁阻器、第二磁阻器、第三磁阻器和第四磁阻器被布置为形成第一惠斯通电桥；与所述第一惠斯通电桥的源连接器或输出连接器串联设置的一个或多个串联电阻器；以及形成在所述半导体衬底上的第二磁传感器，其中所述第二磁传感器响应于所述多极磁体的移动来产生第二输出信号。
第二十四实施例可以包括第二十三实施例的移动传感器，其中所述第一磁传感器和所述第二磁传感器在半导体衬底上被配置为经受基本上均一的磁场。
第二十五实施例可以包括第二十三或第二十四实施例的移动传感器，其中所述一个或多个串联电阻器中的至少一个包括负温度系数电阻器。
第二十六实施例可以包括第二十三至第二十五实施例中任意实施例的移动传感器，其中第一和第二磁传感器在所述半导体衬底上被配置为产生所述第一和第二输出信号之间的90度相差。
第二十七实施例可以包括第二十三至第二十六实施例中任意实施例的移动传感器，其中所述多极磁体包括多极环形磁体或多极线性磁体。
第二十八实施例可以包括第二十三至第二十七实施例中任意实施例中的移动传感器，其中所述第一磁传感器具有从大约150微米到大约300微米的范围内的长度或宽度。
第二十九实施例可以包括第二十八实施例中的移动传感器，其中所述第一磁传感器和所述第二磁传感器在所述半导体衬底上具有在大约100微米到大约400微米之间的组合宽度或长度。
虽然以上已经示出和描述了根据本文所公开的原理的各种实施例，但在不脱离本公开的精神和教导的情况下，可以由本领域的技术人员进行对其的修改。本文所描述的实施例仅是代表性的，而并非意图进行限制。许多变型、组合和修改是可能的并且处于本公开的范围内。根据组合、整合和/或省略一个或多个实施例的特征而产生的替代实施例也处于本公开的范围内。因此，保护的范围不被以上阐述的描述所限制，而是由所附权利要求来限定，该范围包括权利要求的主题的所有等同方式。每一项权利要求作为进一步的公开被并入说明书中，并且权利要求书是（多项）本实用新型的（多个）实施例。此外，以上描述的任何优点和特征可能与具体实施例有关，但不应限制这样发布的权利要求对于实现上述优点中的任意或全部或具有上述特征中的任意或全部的过程和结构的应用。
另外，本文所用章节标题被提供用于符合37 C.F.R. 1.77下的建议或者被提供来以其他方式提供组织线索。这些标题不应限制或表征在可根据本公开发布的任何权利要求中阐明的（多个）实用新型。具体地且作为示例，虽然标题可能是指“技术领域”，但权利要求不应受到在该标题下选择以描述所谓的技术领域的语言的限制。此外，在“背景技术”中的技术的描述不应被理解为承认某些技术对于本公开中的任何（多个）实用新型而言是现有技术。“实用新型内容”也并非要被视为在所发布的权利要求中阐明的（多个）实用新型的限制性表征。此外，该本公开中对单数形式的“实用新型”的任何引用不应被用于辩称在本公开中仅有单个新颖点。可以根据从本公开发布的多项权利要求的限制来阐明多个实用新型，并且此类权利要求相应地限定由此所保护的（多个）实用新型及其等同方式。在所有情况下，应按照本公开基于权利要求本身的优点来考虑权利要求的范围，而不应受到本文所阐明的标题的约束。
诸如包括、包含和具有的更宽泛的术语的使用应被理解为提供对诸如“由...组成”、“本质上由...组成”和“基本上由...构成”的较窄的术语的支持。术语“可选地”、“可以”、“可能”、“可能地”等关于实施例的任何要素的使用意指该要素不是必需的，或者替代地，该要素是必需的，这两种选择都处于（多个）实施例的范围内。而且，对示例的引用仅仅被提供用于说明性目的，而并非意图是排他性的。
虽然本公开中已提供了若干实施例，但应当理解，在不脱离本公开的精神或范围的情况下，所公开的系统和方法可以按许多其他具体形式来体现。本实用新型的示例将被视为说明性的而不是限制性的，并且本实用新型不被限于本文给出的细节。例如，各种元件或部件可以在另一系统中被组合或整合，或者某些特征可被省略或不实施。
另外，在不脱离本公开的范围的情况下，各种实施例中描述和图示为离散的或单独的技术、系统、子系统和方法可以与其它系统、模块、技术或方法组合或整合。所示出或讨论为彼此直接耦合或连通的其他项目可以通过一定的接口、设备或中间部件间接地耦合或连通，而不论是电气地、机械地或以其他方式。改变、替换和变更的其他示例可由本领域技术人员查明并且在不脱离本文所公开的精神和范围的情况下来做出。

Claims (10)

1.一种移动传感器包括：
多极环形磁体；
半导体衬底；
形成在所述半导体衬底上的第一磁传感器，其中所述第一磁传感器被配置为响应于所述多极环形磁体的移动来产生第一输出信号；以及
形成在所述半导体衬底上的第二磁传感器，其中所述第一磁传感器的质心和所述第二磁传感器的质心是分离的并且相对于所述多极环形磁体在所述半导体衬底上被径向对准，其中所述第二磁传感器相对于所述第一磁传感器以预定角度来布置，其中所述第二磁传感器被配置为响应于所述多极环形磁体的移动来产生第二输出信号，其中所述预定角度是0°和90°之间的唯一值，以及其中所述预定角度被配置为响应于所述多极环形磁体的移动来产生所述第一和第二输出信号之间在相位上的差异。
2.如权利要求1所述的移动传感器，其中所述第一磁传感器具有从100微米到400微米的范围内的长度或宽度。
3.如权利要求1所述的移动传感器，其中所述第一磁传感器包括第一磁阻传感器，以及其中所述第二磁传感器包括第二磁阻传感器。
4.如权利要求1所述的移动传感器，其中所述第一磁传感器包括被连接以便形成第一惠斯通电桥的第一、第二、第三和第四磁感测元件，以及其中所述第二磁传感器包括被连接以便形成第二惠斯通电桥的第五、第六、第七和第八磁感测元件。
5.如权利要求4所述的移动传感器，进一步包括与所述第一惠斯通电桥或所述第二惠斯通电桥的源连接器或输出连接器串联设置的一个或多个串联电阻器。
6.如权利要求5所述的移动传感器，其中所述一个或多个串联电阻器中的至少一个包括负温度系数电阻器。
7.如权利要求1所述的移动传感器，其中所述第一磁传感器包括：
第一磁阻器，其被形成为具有被相对较短的第一部分互连的较长的第一部分的第一盘旋式传感器；
第二磁阻器，其被形成为具有被相对较短的第二部分互连的较长的第二部分的第二盘旋式传感器；
第三磁阻器，其被形成为具有被相对较短的第三部分互连的较长的第三部分的第三盘旋式传感器；以及，
第四磁阻器，其被形成为具有被相对较短的第四部分互连的较长的第四部分的第四盘旋式传感器；
其中较长的第一和第三部分是相互平行的，其中较长的第二和第四部分是相互平行的，以及其中平行于较长的第一和第三部分的虚轴与平行于较长的第二和第四部分的虚轴垂直；以及，
其中所述第二磁传感器包括：
第五磁阻器，其被形成为具有被相对较短的第五部分互连的较长的第五部分的第五盘旋式传感器；
第六磁阻器，其被形成为具有被相对较短的第六部分互连的较长的第六部分的第六盘旋式传感器；
第七磁阻器，其被形成为具有被相对较短的第七部分互连的较长的第七部分的第七盘旋式传感器；以及，
第八磁阻器，其被形成为具有被相对较短的第八部分互连的较长的第八部分的第八盘旋式传感器；
其中较长的第五和第七部分是相互平行的，其中较长的第六和第八部分是相互平行的，其中平行于较长的第五和第七部分的虚轴与平行于较长的第六和第八部分的虚轴垂直，
其中与较长的第五部分平行的虚轴相对于与较长的第一和第二部分平行的虚轴呈45°角，其中与较长的第六部分平行的虚轴相对于与较长的第二和第三部分平行的虚轴呈45°角，其中与较长的第七部分平行的虚轴相对于与较长的第三和第四部分平行的虚轴呈45°角，其中与较长的第八部分平行的虚轴相对于与较长的第一和第四部分平行的虚轴呈45°角。
8.一种移动传感器，包括：
多极线性磁体；
半导体衬底；
形成在所述半导体衬底上的第一磁传感器，其中所述第一磁传感器被配置为响应于所述多极线性磁体的移动来生产第一输出信号；以及
形成在所述半导体衬底上的第二磁传感器，其中所述第一磁传感器的质心和第二磁传感器的质心是分离的并且在所述半导体衬底上沿着与所述多极线性磁体的表面垂直的直线对准，其中所述第二磁传感器相对于所述第一磁传感器以预定角度来布置，其中所述第二磁传感器被配置为响应于所述多极线性磁体的移动来产生第二输出信号，以及其中所述预定角度被配置为响应于所述多极线性磁体的移动来产生所述第一和第二输出信号之间在相位上的差异。
9.如权利要求8所述的移动传感器，其中所述第一磁传感器包括被连接以便形成第一惠斯通电桥的第一、第二、第三和第四磁感测元件，以及其中所述第二磁传感器包括被连接以便形成第二惠斯通电桥的第五、第六、第七和第八磁感测元件。
10.如权利要求9所述的移动传感器，进一步包括与所述第一惠斯通电桥或所述第二惠斯通电桥的源连接器或输出连接器串联设置的一个或多个串联电阻器，以及其中所述一个或多个串联电阻器中的至少一个包括负温度系数电阻器。
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