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Typische
lineare magnetoresistive (xMR-)Sensoren zur Detektion einer Drehzahl
beruhen auf der Messung einer In-Ebene-Magnetfeldkomponente (z. B. x-Komponente)
entlang einer Achse, die durch die Laufrichtung eines magnetischen oder
ferromagnetischen Materials, das den Sensor passiert, definiert
ist. Bei idealen Orientierungen der Magnetfeldachse zu der Sensorstruktur
und wenn keine unbeabsichtigten Magnetfeldkomponenten vorliegen,
können
die linearen xMR-Sensoren
dahin gehend entworfen sein, äußerst präzise zu
sein und einen geringen Hystereseeffekt aufzuweisen. In der Realität können jedoch
mehrere Effekte die Signalqualität
der linearen xMR-Sensoren stark beeinflussen.
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Ein
Effekt, der die Signalqualität
stark beeinflussen kann, sind phasenverschobene In-Ebene-Magnetfelder
entlang einer Achse, die zu der gewünschten Mess-(d. h. x-Komponente)Magnetfeldachse
senkrecht ist. Beispielsweise können
bei einer Polradanwendung je nach der Einstellung der Sensorstruktur
Magnetfeldkomponenten in der y-Richtung (d. h. y-Komponenten, die parallel zu der Achse
des Polrades sind) vorhanden sein, die um etwa 90° bezüglich der
x-Komponente-Magnetfeldachse
phasenverschoben sind. Somit führt
ein sich drehendes Polrad, das die Sensorstruktur passiert, zu einem
Magnetfeldvektor, der sich kreisförmig oder elliptisch dreht.
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Ein
weiterer Effekt, der die Signalqualität stark beeinflussen kann,
ist eine Fehlausrichtung der Sensorstruktur auf Grund eines verbogenen
Chips in dem Sensorgehäuse
(was mit der Gehäusetoleranz zusammenhängt) oder
eine Fehlausrichtung der Sensorstruktur bezüglich der gewünschten
Magnetfeldachse (was mit der Einstellungstoleranz zusammen hängt). Die
Fehlausrichtung führt
zu einem unerwünschten
Winkel zwischen der Sensorstruktur und der Achse des zu messenden
Magnetfeldes.
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Diese
Effekte können
zu Hysterese und Jitter bei dem Ausgangssignal eines linearen xMR-Sensors
führen,
der dahin gehend entworfen ist, lediglich eine einzige Magnetfeldkomponente
zu detektieren. Hysterese und Jitter beeinträchtigen die Leistungsfähigkeit
des xMR-Sensors und verkomplizieren dadurch die Entwicklung weiterer
Anwendungsgebiete für
den xMR-Sensor. Typische anisotrope magnetoresistive (AMR-)Sensoren
(AMR = anisotropic magneto-resistive) verringern Hystere und Jitter,
indem sie ein konstantes Hilfsmagnetfeld verwenden, das eine Komponente
aufweist, die zu dem zu messenden Magnetfeld senkrecht ist. Solange
die störenden y-Komponente-Magnetfelder
niedriger sind als das zu messende x-Komponente-Magnetfeld, haben
die y-Komponente-Magnetfelder
keinen negativen Einfluss auf das Hystereseverhalten. Das Hilfsmagnetfeld
wird üblicherweise
durch einen Hilfsmagneten bereitgestellt, der außen unterhalb der Sensorstruktur
angebracht ist. Der Hilfsmagnet erhöht die Kosten des AMR-Sensors.
Außerdem
gibt es Magnetfeldgrenzen, die nicht überschritten werden dürfen, um eine
ordnungsgemäße Sensorfunktionalität zu gewährleisten.
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Aus
diesen und anderen Gründen
besteht ein Erfordernis der vorliegenden Erfindung.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine integrierte
Schaltung, einen Sensor sowie ein Verfahren zum Messen eines Magnetfeldes
zu liefern, die verbesserte Charakteristika aufweisen.
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Diese
Aufgabe wird durch eine integrierte Schaltung gemäß Anspruch
1, einen Sensor gemäß Anspruch
12 sowie ein Verfahren zum Messen eines Magnetfeldes gemäß Anspruch
16 gelöst.
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Ein
Ausführungsbeispiel
sieht eine integrierte Schaltung vor. Die integrierte Schaltung
umfasst zwei erste benachbarte Magnetowiderstandseffektstrukturen
(xMR-Strukturen). Jede erste xMR-Struktur ist dahin gehend konfiguriert,
eine erste Magnetfeldrichtung zu erfassen. Die integrierte Schaltung umfasst
zwei zweite benachbarte xMR-Strukturen, die von den zwei ersten
xMR-Strukturen beabstandet sind. Jede zweite xMR-Struktur ist dahin
gehend konfiguriert, eine zweite Magnetfeldrichtung zu erfassen. Die
zwei ersten xMR-Strukturen und die zwei zweiten xMR-Strukturen sind
für In-Ebene-Magnetfeldkomponenten
konfiguriert, die zu dem ersten Magnetfeld und dem zweiten Magnetfeld
senkrecht sind und von dem ersten Magnetfeld und dem zweiten Magnetfeld, die
auf die zwei ersten xMR-Strukturen und die zwei zweiten xMR-Strukturen
einwirken, ungefähr
90° phasenverschoben
sind.
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Die
beiliegenden Zeichnungen sind enthalten, um ein besseres Verständnis der
vorliegenden Erfindung zu liefern, und sie sind in die vorliegende Spezifikation
integriert und stellen einen Bestandteil derselben dar. Die Zeichnungen
veranschaulichen die Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung
dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erläutern. Andere Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung und viele der beabsichtigten Vorteile
der vorliegenden Erfindung werden ohne weiteres einleuchten, wenn
sie durch Bezugnahme auf die folgende ausführliche Beschreibung besser
verstanden werden. Die Elemente der Zeichnungen sind in Bezug aufeinander
nicht unbedingt maßstabsgetreu.
Gleiche Bezugszeichen bezeichnen entsprechende ähnliche Teile. Bevorzugte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf
die beiliegenden Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 ein
Diagramm, das ein Ausführungsbeispiel
eines Drehzahlsensors, der auf xMR-Strukturen und einem Polrad beruht,
veranschaulicht;
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2 eine
Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel
eines Integrierte-Schaltung-xMR-Sensors;
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3 einen
Graphen, der ein Ausführungsbeispiel
eines Nebenschleifenverhaltens einer xMR-Struktur, die eine geringe
magnetische Anisotropie aufweist, veranschaulicht;
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4 einen
Graphen, der ein Ausführungsbeispiel
des Ansprechens der xMR-Strukturen ansprechend auf ein sich drehendes
Polrad veranschaulicht;
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5A ein
Diagramm, das ein Ausführungsbeispiel
von Magnetfelderzeugungsleitungen neben einer xMR-Struktur zum Erzeugen
eines zusätzlichen lateralen
y-Komponente-Magnetfeldes, das zu dem zu messenden Magnetfeld senkrecht
ist, veranschaulicht;
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5B ein
Diagramm, das ein weiteres Ausführungsbeispiel
von Magnetfelderzeugungsleitungen neben einer xMR-Struktur zum Erzeugen
eines zusätzlichen
lateralen y-Komponente-Magnetfeldes, das zu dem zu messenden Magnetfeld
senkrecht ist, veranschaulicht;
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5C ein
Diagramm, das ein weiteres Ausführungsbeispiel
einer Magnetfelderzeugungsleitung neben einer xMR-Struktur zum Erzeugen
eines zusätzlichen
lateralen y-Komponente-Magnetfeldes, das zu dem zu messenden Magnetfeld
senkrecht ist, veranschaulicht;
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6A eine
Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels
eines xMR-Sensors, der eine Magnetfelderzeugungsleitung unterhalb
einer xMR-Struktur umfasst;
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6B eine
Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels
eines xMR-Sensors, der eine Magnetfelderzeugungsleitung oberhalb
einer xMR-Struktur umfasst;
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7 ein
schematisches Diagramm, das ein Ausführungsbeispiel einer Schaltung
zum Erzeugen eines um 90° phasenverschobenen
y-Komponente-Magnetfeldes neben den xMR-Strukturen veranschaulicht;
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8 eine
Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel
eines Integrierte-Schaltung-xMR-Sensors;
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9 ein
schematisches Diagramm, das ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Schaltung
zum Erzeugen eines um 90° phasenverschobenen y-Komponente-Magnetfeldes neben
den xMR-Strukturen veranschaulicht;
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10 ein
schematisches Diagramm, das ein Ausführungsbeispiel einer Schaltung
zum Erfassen eines Magnetfeldes auf der Basis der xMR-Strukturen
veranschaulicht;
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11 einen
Graphen, der ein Ausführungsbeispiel
eines Ausgangssignals der Schaltung zum Erfassen eines Magnetfeldes
auf der Basis der xMR-Strukturen veranschaulicht;
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12 einen
Graphen, der ein Ausführungsbeispiel
eines simulierten Signals von einer xMR-Struktur für ein ungestörtes und
für ein
um +/–10%
variiertes Auslösesignal
zur Erzeugung des um 90° phasenverschobenen
y-Komponente-Magnetfeldes veranschaulicht; und
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13 einen
Graphen, der ein Ausführungsbeispiel
eines simulierten Signals von einer xMR-Struktur für zwei Vorwärtszyklen
und zwei Rückwärtszyklen
veranschaulicht, wobei die gewünschte
Magnetfeldachse bezüglich
der optimalen Konfiguration um 30° geneigt
ist.
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In
der folgenden ausführlichen
Beschreibung wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen,
die ein Bestandteil des vorliegenden Dokuments sind und in denen
veranschaulichend spezifische Ausführungsbeispiele gezeigt sind,
bei denen die Erfindung praktiziert werden kann. Diesbezüglich wird
eine richtungsbezogene Terminologie wie z. B. „obere(r, s)", „untere(r,
s)", „vordere(r,
s)", „hintere(r, s)", „vorauseilende(r,
s)", „nacheilende(r,
s)" usw. unter Bezugnahme
auf die Orientierung der gerade beschriebenen Figur(en) verwendet.
Da Komponenten von Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung in einer Anzahl unterschiedlicher Orientierungen
positioniert sein können,
wird die richtungsbezogene Terminologie zu Veranschaulichungszwecken verwendet
und ist keineswegs einschränkend.
Man muss verstehen, dass andere Ausführungsbeispiele verwendet werden
können
und dass strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden
können, ohne
von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die
folgende ausführliche
Beschreibung ist somit nicht in einem einschränkenden Sinne zu verstehen,
und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angehängten Patentansprüche definiert. 1 ist
ein Diagramm, das ein Ausführungsbeispiel
eines Drehzahlsensors 100 veranschaulicht, der auf xMR-Strukturen
und einem Polrad beruht. Der Drehzahlsensor 100 umfasst
ein Polrad 102 und einen Integrierte-Schaltung-xMR-Sensor 108.
Das Polrad 102 umfasst eine Mehrzahl von Dipolen 104a–104c.
Bei einem Ausführungsbeispiel
umfasst jeder Dipol 104a–104c einen Permanentmagneten,
der einen Nordpol und einen Südpol
aufweist. Der Nordpol jedes Dipols 104a–104c befindet sich
neben einem Südpol
eines benachbarten Dipols 104a–104c.
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Die
Dipole 104a–104c erzeugen
magnetische Wechselfelder. Beispielsweise erzeugen die Dipole 104a und 104b ein
Magnetfeld 106a, der Dipol 104b erzeugt ein Magnetfeld 106b,
und die Dipole 104b und 104c erzeugen ein Magnetfeld 106c.
Das Magnetfeld 106a ist bezüglich des Magnetfeldes 106b um
180° phasenverschoben.
Das Magnetfeld 106b ist bezüglich des Magnetfeldes 106c um
180° phasenverschoben.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist
das Polrad 102 durch ein Zahnrad in Kombination mit einem
Sperrspannungsmagneten ersetzt, um die magnetischen Wechselfelder
zu erzeugen.
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Der
Integrierte-Schaltung-xMR-Sensor 108 umfasst xMR-Sensorelemente 110 und 112 und
ein Substrat 114. Die xMR-Sensorelemente 110 und 112 erfassen
die durch das Polrad 102 erzeugten Magnetfelder. Beispielsweise
erfassen die xMR-Sensorelemente 110 das Magnetfeld 106a,
und die xMR-Sensorelemente 112 erfassen
das Magnetfeld 106b. Durch ein Kombinieren von durch die
xMR-Sensorelemente 110 und 112 erzeugten Signale
wird die Drehzahl des Polrades 102 ermittelt.
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Die
xMR-Sensorelemente 110 und 112 beruhen auf Anisotroper-Magnetowiderstandseffekt(AMR-Effekt)-,
Gigantischer-Magnetowiderstandseffekt(GMR-)Effekt-(GMR
= giant magnetoresistive) oder Tunnel-Magnetowiderstandseffekt(TMR-Effekt)-Stapelstrukturen.
Die xMR-Strukturen weisen eine geringe oder null betragende magnetische
Anisotropie auf. Der Integrierte-Schaltung-xMR-Sensor 108 verwendet
keinerlei Hilfs- oder Vorspannungsmagnetfeld, um unter typischen
Anwendungsbedingungen zu arbeiten. Der Integrierte-Schaltung-xMR-Sensor 108 liefert
im Vergleich zu typischen AMR-Sensoren eine höhere Sensorempfindlichkeit.
Außerdem
ist der Integrierte-Schaltung-xMR-Sensor 108 in Bezug auf
eine mechanische Fehlausrichtung und auf externe Magnetfeldkomponenten,
die nicht das zu messende Magnetfeld sind, robuster als typische
AMR-Sensoren.
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Die
xMR-Sensorelemente 110 und 112 verwenden breite
Strukturen (z. B. 10 μm
oder eine andere geeignete Breite), was zu einem minimalen Formanisotropieeffekt
für eine
Winkelerfassung führt. Dadurch
wird der starke Einfluss der erzeugten 180° aufweisenden magnetischen Domänen in der
Nähe der
Seitenwände
der xMR-Strukturen auf das elektrische Signal unterdrückt. Die
xMR-Sensorelemente 110 und 112 sind dafür geeignet,
eine durch ein sich drehendes Wandler- oder Polrad erzeugte variierende
Magnetfeldrichtung zu detektieren. Im Gegensatz dazu messen die
Sensorelemente typischer linearer Sensoren eine variierende Magnetfeldstärke. Breite xMR-Strukturen
sind leichter herzustellen als schmälere Strukturen, die bei typischen
linearen Sensoren verwendet werden. Außerdem können schmälere Strukturen je nach der
Herstellungsprozesssteuerung und -stabilität im Vergleich zu breiteren
Strukturen bei einer Temperaturspeicherung eine viel höhere Verschiebung
der Leistungsfähigkeit
sowie allgemein geringere Signale aufweisen. Breitere Strukturen
ermöglichen
im Vergleich zu schmäleren
Strukturen einen stärker
steuerbaren und stabileren Herstellungsprozess.
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Falls
das sich drehende Wandler- oder Polrad 102 nur x-Komponente-Magnetfelder
erzeugt, liefert die Verwendung der xMR-Sensorelemente 110 und 112 bei
geringen Magnetfeldschwankungen eine Schaltsignaländerung.
Bei Anwendungen, bei denen eine elektrische Karte von Signaturen
in dem Wandlerrad gewünscht
ist (z. B. zur Referenzpunktdetektion), wird an der Position der
xMR-Sensorelemente 110 und 112 ein um 90° phasenverschobenes y-Komponente-Magnetfeld
erzeugt. Das y-Komponente-Magnetfeld wird erzeugt, indem ein Strom durch
Magnetfelderzeugungsleitungen, die neben den xMR-Strukturen 110 und 112 platziert
sind, angelegt wird. Die Magnetfelderzeugungsleitungen werden oberhalb
und/oder unterhalb der xMR-Sensorelemente 110 und 112 platziert,
um eine laterale Magnetfeldkomponente (d. h. y-Komponente), die
zu dem zu messenden Feld (d. h. x-Komponente) senkrecht ist, zu
erzeugen.
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2 veranschaulicht
eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel
eines Integrierte-Schaltung-xMR-Sensors 108a. Der Integrierte-Schaltung-xMR-Sensor 108a umfasst
ein Substrat 114, xMR-Sensorelemente 110 und 112 und
eine xMR-Struktur 128 (R5). Die xMR-Sensorelemente 110 umfassen
eine xMR-Struktur 120 (R1)
und eine xMR-Struktur 122 (R3). Die xMR-Struktur 120 befindet sich
neben der xMR-Struktur 122. Die xMR-Sensorelemente 112 umfassen
eine xMR-Struktur 124 (R2) und eine xMR-Struktur 126 (R4).
Die xMR-Struktur 124 befindet sich neben der xMR-Struktur 126.
Die xMR-Sensorelemente 110 weisen von den xMR-Sensorelementen 112 einen Abstand „d" auf, wie bei 130 angegeben
ist. Die xMR-Struktur 128 befindet sich ungefähr in der
Mitte zwischen den xMR-Sensorelementen 110 und 112 und
weist von den xMR-Sensorelementen 110 und 112 einen
Abstand „d/2" auf, wie bei 132 angegeben ist.
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Die
xMR-Strukturen 120, 122, 124 und 126 sind
breiter als die xMR-Struktur 128 oder weisen ein geringeres
Seitenverhältnis
auf als dieselbe. Die xMR-Strukturen 120, 122, 124 und 126 weisen
eine null betragende oder relativ geringe magnetische Anisotropie
auf, und die xMR-Struktur 128 weist eine relativ hohe magnetische
Anisotropie auf.
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Wenn
ein Polrad 102, das eine Polteilung von etwa d aufweist,
an dem xMR-Sensor 108a vorbei gedreht wird, weisen die
xMR-Sensorelemente 110 einen geringen Widerstandswert auf,
wenn die xMR-Sensorelemente 112 einen hohen Widerstandswert
aufweisen, und weisen die xMR-Sensorelemente 110 einen
hohen Widerstandswert auf, wenn die xMR-Sensorelemente 112 einen geringen
Widerstandswert aufweisen. Wie nachstehend unter Bezugnahme auf 4 näher beschrieben
wird, beträgt die
Phasenkorrelation des Ansprechens des xMR-Sensors 108a zwischen
den xMR-Sensorelementen 110 und 112 etwa 180°. Somit liefert
die xMR-Struktur 128 zwischen den xMR-Sensorelementen 110 und 112 ein
Signal, das bezüglich
der Signale der xMR-Sensorelemente 110 und 112 um +/–90° phasenverschoben
ist.
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Ein
Strom, der zu dem Widerstandswert der xMR-Struktur 128 proportional
ist, wird erzeugt und an Magnetfelderzeugungsleitungen oberhalb und/oder
unterhalb der xMR-Sensorelemente 110 und 112 angelegt.
Der Strom erzeugt y-Komponente-Magnetfelder,
die bezüglich
der x-Komponente-Magnetfelder
um 90° phasenverschoben
sind. Die erzeugten y-Komponente-Magnetfelder
weisen für die
xMR-Sensorelemente 110 und 112 entgegengesetzte
Richtungen auf (d. h. der Strom oberhalb und/oder unterhalb der
xMR-Sensorelemente 110 fließt in die entgegengesetzte
Richtung des Stroms oberhalb und/oder unterhalb der xMR-Sensorelemente 112.
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Um
eine kontinuierliche Änderung
des angelegten Stroms (und nicht eine Schaltcharakteristik) zu liefern,
ist die Widerstandswertänderung
der xMR-Struktur 128 proportional zu der Magnetfeldänderung.
Um die Widerstandswertänderung
der xMR-Struktur 128 zu
liefern, weist die xMR-Struktur 128 eine sehr hohe magnetische
Anisotropie (d. h. eine sehr geringe Breite) auf, die eine minimale
Hysterese umfasst, die sehr nahe an einem Idealverhalten liegt.
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3 ist
ein Graph 140, der ein Ausführungsbeispiel eines Nebenschleifenverhaltens
einer xMR-Struktur, die eine geringe magnetische Anisotropie aufweist,
veranschaulicht. Bei einem Ausführungsbeispiel
weisen die xMR-Strukturen 120, 122, 124 und 126 eine
geringe magnetische Anisotropie auf, wie durch den Graphen 140 veranschaulicht
ist. Der Graph 140 umfasst ein Magnetfeld in Millitesla (mT)
auf einer X-Achse 142 und eine xMR-Signalamplitude in beliebigen
Einheiten (w. E.) auf einer y-Achse 144. Ein Signal 146 umfasst
eine Schaltcharakteristik, die durch einen Pegelabschnitt 148,
einen Schaltabschnitt 150 und einen Pegelabschnitt 152 veranschaulicht
ist.
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Ansprechend
auf ein Magnetfeld unterhalb von etwa –1 mT liefert die xMR-Struktur
in dem Pegelabschnitt 148 ein konstantes Signal von etwa
0,11 w. E.. Ansprechend auf ein Magnetfeld oberhalb von etwa 1 mT
liefert die xMR-Struktur in dem Pegelabschnitt 152 ein
konstantes Signal von etwa 0,01 w. E.. Ansprechend auf ein Magnetfeld
zwischen etwa +/–1 mT
liefert die xMR-Struktur in dem Schaltabschnitt 150 ein
Signal zwischen etwa 0,11 w. E. und 0,01 w. E., so dass die xMR-Struktur
bei etwa 0 mT ein Signal von etwa 0,06 w. E. liefert.
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4 ist
ein Graph 160, der ein Ausführungsbeispiel des Ansprechens
der xMR-Strukturen 120, 122, 124, 126 und 128 ansprechend
auf ein sich drehendes Polrad veranschaulicht. Der Graph 160 umfasst
eine Polradposition (das 1/360fache des Polabstands) auf einer x-Achse 162 und
einen normierten Widerstandswert in relativen Einheiten (r. E.) auf
einer y-Achse 164.
Der Widerstandswert der xMR-Strukturen 120 und 122 wird
durch ein Signal 166 angegeben. Der Widerstandswert der xMR-Strukturen 124 und 126 wird
durch ein Signal 168 angegeben. Der Widerstandswert der xMR-Struktur 128 wird
durch ein Signal 170 angegeben.
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Wie
bei dem Graphen 160 angegeben ist, liegt eine Phasenkorrelation
von etwa 180° zwischen den
Signalen 166 und 168 vor. Das Signal 170 ist
bezüglich
der Signale 166 und 168 um +/–90° phasenverschoben. Somit werden
dadurch, dass ein zu dem Signal 170 proportionaler Strom
an Magnetfelderzeugungsleitungen oberhalb und/oder unterhalb der xMR-Sensorelemente 110 und 112 angelegt
wird, y-Komponente-Magnetfelder
erzeugt, die bezüglich der
x-Komponente-Magnetfelder
um 90° phasenverschoben
sind.
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5A ist
ein Diagramm, das ein Ausführungsbeispiel 200a einer
Magnetfelderzeugungsleitung 208a neben einer xMR-Struktur 206 zum
Erzeugen eines zusätzlichen
lateralen y-Komponente-Magnetfeldes,
das zu dem zu messenden Feld senkrecht ist, veranschaulicht. Die
Magnetfelderzeugungsleitung 208a ist an einem Ende mit
einer positiven Spannung (V+) 202 und an einem anderen Ende
mit einer negativen Spannung (V-) 204 elektrisch gekoppelt.
Bei einem Ausführungsbei spiel
sind die xMR-Strukturen 120, 122, 124 und 126 ähnlich der
xMR-Struktur 206. Die Magnetfelderzeugungsleitung 208a ist
spiralförmig,
um einen bei 210 angegebenen Strom zu liefern, der ein
Magnetfeld erzeugt, das zu dem Strom, der bei 212 in der
xMR-Struktur 206 angegeben ist, senkrecht ist.
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Dadurch,
dass ein Strom geliefert wird, der proportional zu dem Widerstandswert
der xMR-Struktur 128 ist, wird das um 90° phasenverschobene
y-Komponente-Magnetfeld an der Position der xMR-Struktur 206 erzeugt.
Die Magnetfelderzeugungsleitung 208a wird oberhalb und/oder
unterhalb der xMR-Struktur 206 platziert,
um die laterale Magnetfeldkomponente (y-Komponente), die zu dem
zu messenden Feld (x-Komponente)
senkrecht ist, zu erzeugen. Um eine gewünschte Steigung der Transfercharakteristik
zu erhalten, wenn sich das Wandler- oder das Polrad an dem xMR-Sensor
vorbei dreht, wird der Betrag des erzeugten y-Komponente-Magnetfeldes mit
dem x-Komponente-Magnetfeld korreliert.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
sind 10 bis 20% des x-Komponente-Magnetfeldes
für das y-Komponente-Magnetfeld
ausreichend, um eine langsame und gut gesteuerte Drehung der Freischichtmagnetisierung
zu liefern. Falls lediglich ein Umschalten der Magnetisierung in
die +y- oder –y-Richtung gewünscht wird
(d. h. falls lediglich der Nulldurchgang ausgewertet wird), ist
das erzeugte y-Komponente-Magnetfeld
zumindest ausreichend hoch, um zu garantieren, dass die freie Schicht
magnetisch gesättigt
ist. Bei einem Ausführungsbeispiel sind
die y-Komponente-Magnetfelder um etwa 0,2 mT ausreichend.
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5B ist
ein Diagramm, das ein weiteres Ausführungsbeispiel 200b von
Magnetfelderzeugungsleitungen 208b neben der xMR-Struktur 206 zum
Erzeugen eines zusätzlichen
lateralen y-Komponente-Magnetfeldes, das zu dem zu messenden Feld
senkrecht ist, veranschaulicht. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Magnetfelderzeugungsleitungen 208b in
einer Kammkonfiguration vorgesehen, um den bei 210 angegebenen
Strom zu liefern, der ein Magnetfeld erzeugt, das zu dem Strom,
der bei 212 in der xMR-Struktur 206 angegeben
ist, senkrecht ist. Die Magnetfelderzeugungsleitungen 208b fungieren ähnlich der
Magnetfelderzeugungsleitung 208a, die zuvor unter Bezugnahme
auf 5A beschrieben und veranschaulicht wurde.
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5C veranschaulicht
ein weiteres Ausführungsbeispiel 200c einer
Magnetfelderzeugungsleitung 208c neben der xMR-Struktur 206 zum
Erzeugen eines zusätzlichen
lateralen y-Komponente-Magnetfeldes,
das zu dem zu messenden Feld senkrecht ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist die Magnetfelderzeugungsleitung 208c als breite Einzelleitung
vorgesehen, um den bei 210 angegebenen Strom zu liefern,
der ein Magnetfeld erzeugt, das zu dem Strom, der bei 212 in
der xMR-Struktur 206 angegeben ist, senkrecht ist. Die
Magnetfelderzeugungsleitung 208c fungiert ähnlich der
Magnetfelderzeugungsleitung 208a, die zuvor unter Bezugnahme auf 5A beschrieben
und veranschaulicht wurde.
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6A veranschaulicht
eine Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels eines xMR-Sensors 220a,
der eine Magnetfelderzeugungsleitung unterhalb einer xMR-Struktur
umfasst. Der xMR-Sensor 220a umfasst eine xMR-Struktur 206,
eine Magnetfelderzeugungsleitung 208, erste Metallisierungsabschnitte 222a–222b,
zweite Metallisierungsabschnitte 224a–224b, einen dritten
Metallisierungsabschnitt 226a, zugrunde liegende Strukturen 234, Durchgangskontakte 228a–228d, 230a–230b und 232a–232b,
ein Oxid 236, ein Intermetalloxid 238a–238c und
ein Passivierungsmaterial 240. Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist die xMR-Struktur 206 oberhalb der Magnetfelderzeugungsleitung 208 positioniert.
Ein bei 210 angegebener Strom durch die Magnetfelderzeugungsleitung 208 erzeugt
das zusätzliche
laterale y-Komponente-Magnetfeld, das zu dem zu messenden Feld senkrecht
ist.
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Die
xMR-Struktur 206 ist durch die Durchgangskontakte 232a und 232b mit
dem dritten Metallisierungsabschnitt 226a elektrisch gekoppelt.
Die Magnetfelderzeugungsleitung 208 ist durch die Durchgangskontakte 230a und 230b mit
dem zweiten Metallisierungsabschnitt 224a elektrisch gekoppelt.
Der zweite Metallisierungsabschnitt 224a ist durch Durchgangskontakte 228a und 228b mit
dem ersten Metallisierungsabschnitt 222a elektrisch gekoppelt.
Der zweite Metallisierungsabschnitt 224b ist durch die
Durchgangskontakte 228c und 228d mit dem ersten
Metallisierungsabschnitt 222b elektrisch gekoppelt. Die
zugrunde liegenden Strukturen 234 sind durch das Oxid 236 von
den ersten Metallisierungsabschnitten 222a und 222b getrennt.
Das Intermetalloxid 238a–238c umgibt die Metallisierungsabschnitte 222a–222b, 224a–224b, 226a,
die Durchgangskontakte 228a–228d, 230a–230b und 232a–232b und
die Magnetfelderzeugungsleitung 208. Das Passivierungsmaterial 240 schützt die xMR-Struktur 206.
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Die 6B veranschaulicht
eine Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels eines xMR-Sensors 220b,
der eine Magnetfelderzeugungsleitung oberhalb einer xMR-Struktur
umfasst. Der xMR-Sensor 220b umfasst eine xMR-Struktur 206,
eine Magnetfelderzeugungsleitung 208, erste Metallisierungsabschnitte 222a–222c,
zweite Metallisierungsabschnitte 224a–224c, zugrunde liegende Strukturen 234,
Durchgangskontakte 228a–228f und 230a–230f,
das Oxid 236, das Intermetalloxid 238a–238c und
das Passivierungsmaterial 240. Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist die xMR-Struktur 206 unterhalb der Magnetfelderzeugungsleitung 208 positioniert.
Ein bei 210 angegebener Strom durch die Magnetfelderzeugungsleitung 208 erzeugt
das zusätzliche
laterale y-Komponente-Magnetfeld,
das zu dem zu messenden Feld senkrecht ist.
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Eine
Seite der Magnetfelderzeugungsleitung 208 ist durch die
Durchgangskontakte 230a und 230b mit dem zweiten
Metallisierungsabschnitt 224a elektrisch gekoppelt. Der
zweite Metallisierungsabschnitt 224a ist durch die Durchgangskontakte 228a und 228b mit
dem ersten Metallisierungsabschnitt 222a elektrisch gekoppelt.
Die andere Seite der Magnetfelderzeugungsleitung 208 ist
durch die Durchgangskontakte 230e und 230f mit
dem zweiten Metallisierungsabschnitt 224c elektrisch gekoppelt.
Der zweite Metallisierungsabschnitt 224c ist durch die Durchgangskontakte 228e und 228f mit
dem ersten Metallisierungsabschnitt 222c elektrisch gekoppelt. Die
xMR-Struktur 206 ist durch die Durchgangskontakte 230c und 230d mit
dem zweiten Metallisierungsabschnitt 224b elektrisch gekoppelt.
Der zweite Metallisierungsabschnitt 224b ist durch die
Durchgangskontakte 228c und 228d mit dem ersten
Metallisierungsabschnitt 222b elektrisch gekoppelt. Die zugrunde
liegenden Strukturen 234 sind durch das Oxid 236 von
den ersten Metallisierungsabschnitten 222a–222c getrennt.
Das Intermetalloxid 238a–238c umgibt die Metallisierungsabschnitte 222a–222c, 224a–224c,
die Durchangskontakte 228a–228f und 230a–230f und
die xMR-Struktur 206. Das Passivierungsmaterial 240 schützt die
Magnetfelderzeugungsleitung 208.
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7 ist
ein schematisches Diagramm, das ein Ausführungsbeispiel einer Schaltung 300a zum Erzeugen
eines um 90° phasenverschobenen y-Komponente-Magnetfeldes
neben den xMR-Strukturen 120, 122, 124 und 126 veranschaulicht.
Die Schaltung 300a umfasst Magnetfelderzeugungsleitungen 209a und 209b,
die xMR-Struktur 128, Widerstände 304a–304c und
eine spannungsgesteuerte Stromquelle 306.
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Eine
Spannungsquelle (VDD) 302 ist durch
einen Signalpfad 316 mit einer Seite der xMR-Struktur 128 und
einer Seite des Widerstandes 304a elektrisch gekoppelt.
Die andere Seite der xMR-Struktur 128 ist durch einen U+-Signalpfad 318 mit
einer Seite des Widerstandes 304b und einem ersten Eingang der
spannungsgesteuerten Stromquelle 306 elektrisch gekoppelt.
Die andere Seite des Widerstandes 304a ist durch einen
U–-Signalpfad 320 mit
einer Seite des Widerstandes 304c und einem zweiten Eingang
der spannungsgesteuerten Stromquelle 306 elektrisch gekoppelt.
Die andere Seite des Widerstands 304b und die andere Seite
des Widerstands 304c sind durch einen Signalpfad 322 mit
einem gemeinsamen Potential oder Masse 308 elektrisch gekoppelt.
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Ein
erster Ausgang der spannungsgesteuerten Stromquelle 306 ist
durch einen Signalpfad 312 mit einer Seite der Magnetfelderzeugungsleitung 209a elektrisch
gekoppelt. Die andere Seite der Magnetfelderzeugungsleitung 209a ist
durch einen Signalpfad 310 mit einer Seite der Magnetfelderzeugungsleitung 209b elektrisch
gekoppelt. Die andere Seite der Magnetfelderzeugungsleitung 209b ist durch
einen Signalpfad 314 mit einem zweiten Ausgang der spannungsgesteuerten
Stromquelle 306 elektrisch gekoppelt.
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Die
Magnetfelderzeugungsleitung 209a ist oberhalb oder unterhalb
der xMR-Strukturen 120 und 122 positioniert. Die
Magnetfelderzeugungsleitung 209b ist oberhalb oder unterhalb
der xMR-Strukturen 124 und 126 positioniert. Der
Strom 210 durch die Magnetfelderzeugungsleitung 209a fließt entgegengesetzt
zu der Richtung, in der der Strom 210 durch die Magnetfelderzeugungsleitung 209b fließt.
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Die
Spannung (Vin) zwischen dem U+-Signalpfad 318 und
dem U–-Signalpfad 320,
die in die spannungsgesteuerte Stromquelle 306 eingegeben wird,
steuert den Ausgangsstrom 210 der spannungsgesteuerten
Stromquelle 306. Der Ausgangsstrom (iout).
der spannungsgesteuerten Stromquelle 306 gleicht der Transkonduktanz
(gm) der spannungsgesteuerten Stromquelle 306 mal
der Eingangsspannung (Vin).
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Die
xMR-Struktur 128 und die Widerstände 304a–304c sind
in einer Wheatstone-Brückenkonfiguration
angeordnet. Die Widerstände 304a–304c weisen
jeweils denselben Widerstandswert (Rf) auf, der
ungefähr
derselbe Widerstandswert ist wie bei der xMR-Struktur 128 ohne
ein vorhandenes Magnetfeld. Deshalb stellt eine Änderung des Widerstandswertes
der xMR-Struktur 128 die in die spannungsgesteuerte Stromquelle 306 eingegebene Spannung
und somit den durch die Magnetfelderzeugungsleitungen 209a und 209b angelegten Strom ein.
Die Schaltung 300a erzeugt somit ein um 90° phasenverschobenes
y-Komponente-Magnetfeld an der Position der xMR-Strukturen 120, 122, 124 und 126,
das zu dem Widerstandswert der xMR-Struktur 128 proportional
ist.
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8 veranschaulicht
eine Draufsicht auf ein anderes Ausführungsbeispiel eines Integrierte-Schaltung-xMR-Sensors 108b.
Der Integrierte-Schaltung-xMR-Sensor 108b umfasst ein Substrat 114,
xMR-Sensorelemente 110 und 112 und Hall-Elemente 134a und 134b.
Die xMR-Sensorelemente 110 umfassen die xMR-Struktur 120 (R1)
und die xMR-Struktur 122 (R3). Die xMR-Struktur 120 befindet
sich neben der xMR-Struktur 122. Die xMR-Sensorelemente 112 umfassen
die xMR-Struktur 124 (R2) und die xMR-Struktur 126 (R4).
Die xMR-Struktur 124 befindet sich neben der xMR-Struktur 126. Die
xMR-Sensorelemente 110 weisen
von den xMR-Sensorelementen 112 einen Abstand „d" auf, wie er bei 130 angegeben
ist. Das Hall-Element 134a ist oberhalb oder unterhalb
der xMR-Sensorelemente 110 positioniert.
Das Hall-Element 134b ist oberhalb oder unterhalb der xMR-Sensorelemente 112 positioniert.
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Bei
dem xMR-Sensor 108b liefern die Hall-Elemente 134a und 134b eine ähnliche
Funktion wie die xMR-Struktur 128 bei dem xMR-Sensor 108a. Die
Hall-Elemente 134a und 134b messen das z-Komponente-Magnetfeld
und erzeugen ein Signal, das bezüglich
des In-Ebene-x-Komponente-Magnetfeldes um 90° phasenverschoben ist. Die Hall-Elemente 134a und 134b liefern
inhärent
hysteresefreie Signale. Deshalb wird ein reines einachsiges Magnetfeld
(d. h. das x-Komponente-Magnetfeld)
in ein rotierendes Magnetfeld umgewandelt, das durch die xMR-Sensorelemente 110 und 112 gemessen
wird.
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Ein
Strom, der zu dem Widerstandswert der Hall-Elemente 134a und 134b proportional
ist, wird erzeugt und an Magnetfelderzeugungsleitungen oberhalb
und/oder unterhalb der xMR-Sensorelemente 110 und 112 angelegt.
Der Strom erzeugt y-Komponente-Magnetfelder, die bezüglich der x-Komponente- Magnetfelder um 90° phasenverschoben
sind. Die erzeugten y-Komponente-Magnetfelder
weisen für
die xMR-Sensorelemente 110 und 112 entgegengesetzte
Richtungen auf (d. h. der Strom oberhalb und/oder unterhalb der
xMR-Sensorelemente 110 fließt in die entgegengesetzte
Richtung des Stroms oberhalb und/oder unterhalb der xMR-Sensorelemente 112.
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9 ist
ein schematisches Diagramm, das ein weiteres Ausführungsbeispiel
einer Schaltung 300b zum Erzeugen eines um 90° phasenverschobenen
y-Komponente-Magnetfeldes, das sich neben den xMR-Strukturen 120, 122, 124 und 126 befindet, veranschaulicht.
Die Schaltung 300b ist ähnlich
der Schaltung 300a, die zuvor unter Bezugnahme auf 7 beschrieben
und veranschaulicht wurde, mit der Ausnahme, dass bei der Schaltung 300b die xMR-Struktur 128 durch
den Widerstand 304d ersetzt ist und die Widerstände 304b und 304c durch die
Hall-Elemente 134a und 134b, die Transistoren 338a–338d und
die Stromquellen 342a und 342b ersetzt sind. Bei
diesem Ausführungsbeispiel
sind die Widerstände 304a und 304d,
die Transistoren 338a–338d und
die Stromquellen 342a und 342b in der Wheatstone-Brückenkonfiguration
angeordnet.
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Eine
Seite des Hall-Elements 134a ist durch einen Signalpfad 330 mit
der Basis des Transistors 338c elektrisch gekoppelt, und
die andere Seite des Hall-Elements 134a ist durch einen
Signalpfad 332 mit der Basis des Transistors 338a elektrisch
gekoppelt. Eine Seite des Hall-Elements 134b ist durch
einen Signalpfad 336 mit der Basis des Transistors 338d elektrisch
gekoppelt, und die andere Seite des Hall-Elements 134b ist
durch einen Signalpfad 334 mit der Basis des Transistors 338b elektrisch
gekoppelt. Die Kollektoren der Transistoren 338a und 338d sind
durch den U+-Signalpfad 318 mit
einer Seite des Widerstands 304d elektrisch gekoppelt.
Die andere Seite des Widerstands 304d ist durch den Signalpfad 316 mit
der Spannungsquelle (VDD) 302 elektrisch
gekoppelt. Die Kollektoren der Transistoren 338b und 338c sind
durch den U–-Signalpfad 320 mit
einer Seite des Widerstands 304a elektrisch gekoppelt.
Die Emitter der Transistoren 338a und 338b sind
durch einen Signalpfad 340 mit einer Seite der Stromquelle 342a elektrisch
gekoppelt. Die andere Seite der Stromquelle 342a ist durch
den Signalpfad 322 mit dem gemeinsamen Potential oder der
Masse 308 elektrisch gekoppelt. Die Emitter der Transistoren 338c und 338d sind
durch einen Signalpfad 344 mit einer Seite der Stromquelle 342b elektrisch
gekoppelt. Die andere Seite der Stromquelle 342b ist durch den
Signalpfad 322 mit dem gemeinsamen Potential oder der Masse 308 elektrisch
gekoppelt.
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Die
Widerstände 304a und 304d weisen
jeweils denselben Widerstandswert (Rf) auf,
der ungefähr
derselbe Widerstandswert ist wie bei den Hall-Elementen 134a und 134b ohne
ein vorhandenes Magnetfeld. Somit stellt eine Änderung des Widerstandswerts
der Hall-Elemente 134a und 134b die in die spannungsgesteuerte
Stromquelle 306 eingegebene Spannung und somit den durch
die Magnetfelderzeugungsleitungen 209a und 209b angelegten
Strom ein. Die Schaltung 300b erzeugt somit ein um 90° phasenverschobenes
y-Komponente-Magnetfeld an der Position der xMR-Strukturen 120, 122, 124 und 126,
das proportional zu dem Widerstandswert der Hall-Elemente 134a und 134b ist.
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10 ist
ein schematisches Diagramm, das ein Ausführungsbeispiel einer Schaltung 400 zum
Erfassen eines Magnetfeldes auf der Basis der xMR-Strukturen 120, 122, 124 und 126 veranschaulicht.
Die Spannungsquelle (VDD) 302 ist
durch einen Signalpfad 402 mit einer Seite der xMR-Struktur 120 und
einer Seite der xMR-Struktur 124 elektrisch gekoppelt.
Die andere Seite der xMR-Struktur 120 ist durch einen Signalpfad 404 mit
einer Seite der xMR-Struktur 126 elektrisch gekoppelt.
Die andere Seite der xMR-Struktur 124 ist durch einen Signalpfad 406 mit
einer Seite der xMR-Struktur 122 elektrisch gekoppelt.
Die andere Seite der xMR-Struktur 126 und die andere Seite
der xMR-Struktur 122 sind durch einen Signalpfad 408 mit
dem gemeinsamen Potential oder der Masse 308 elektrisch
gekoppelt.
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Die
xMR-Strukturen 120, 122, 124 und 126 sind
in einer Wheatstone-Brückenkonfiguration
angeordnet. Der Ausgang der Wheatstone-Brücke ist ΔU 410 zwischen den
Signalpfaden 404 und 406. Das Ausgangssignal ist
ansprechend darauf, dass sich ein Polrad an den xMR-Strukturen vorbei
dreht, proportional zu den Widerstandswerten der xMR-Strukturen 120, 122, 124 und 126.
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11 ist
ein Graph 420, der ein Ausführungsbeispiel eines Ausgangssignals
der Schaltung 400 zum Erfassen eines Magnetfeldes auf der
Basis der xMR-Strukturen 120, 122, 124 und 126 veranschaulicht.
Der Graph 420 umfasst eine Polradposition (1/360 der Polradperiode)
in Grad auf einer x-Achse 422 und
die ΔU-Wheatstone-Brückenausgangssignalamplitude
in willkürlichen
Einheiten (w. E.) auf einer y-Achse 424. Bei einem Ausführungsbeispiel
ist das Ausgangssignal, wie es bei 426 angegeben ist, ansprechend
auf ein sich drehendes Polrad eine Sinuswelle. Das Ausgangssignal 426 wird
dazu verwendet, die Geschwindigkeit und/oder Position des Polrades
bezüglich
des xMR-Sensors
zu ermitteln.
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12 ist
ein Graph 440, der ein Ausführungsbeispiel eines simulierten
Signals von einer xMR-Struktur 120, 122, 124 oder 126 für ein ungestörtes und
für ein
um +/–10
variiertes Auslösesignal (d.
h. das Signal, das zu dem Widerstandswert der xMR-Struktur 128 oder
der Hall-Elemente 134a und 134b proportional ist)
zur Erzeugung des um 90° phasenverschobenen
y-Komponente-Magnetfeldes veranschaulicht. Der Graph 440 umfasst
einen Polradwinkel in Grad, der auf die Polperiode bezogen ist, auf
einer x-Achse 442, und eine xMR-Signalamplitude in willkürlichen
Einheiten (w. E.) auf einer y-Achse 444. Der Graph 440 veranschaulicht
den Effekt auf das Signal einer xMR-Struktur ansprechend darauf, dass
ein sich drehendes Polrad lediglich ein x- Komponente-Magnetfeld aufweist. Das
Signal beruht auf einem sinusförmigen
Magnetfeld mit einer Amplitude von 20 mT und einem um 90° phasenverschobenen Auslösesignal
mit einer Amplitude von 2 mT (und einem „Rauschen" von +/–0,2 mT) in einem linearen Bereich
von Hk = 10 mT.
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Die
Reproduzierbarkeit der Phase des Nulldurchgangspunktes ist bei vielen
Anwendungen ein Schlüsselparameter
für die
Leistungsfähigkeit
des Sensors. Bei einem Phasenwinkel von 90°, bei dem das x-Komponente-Magnetfeld
gleich null ist und das y-Komponente-Magnetfeld einem Maximum gleicht, das
den Nulldurchgangspunkt des Sensorsignals bei der Wheatstone-Brückenkonfiguration
angibt, hat Rauschen oder Hysterese des Auslösesignals fast keine Wirkung
auf das resultierende Sensorsignal, da sich die Magnetisierung in
einem gesättigten
Zustand (in die y-Richtung) befindet, der in Bezug auf geringe Magnetfeldschwankungen
unsensibel ist. Folglich haben durch Hysterese oder Rauschen verursachte
Schwankungen des Auslösesignals
keinen beträchtlichen
Einfluss auf die Leistungsfähigkeit
eines Sensors gemäß der vorliegenden
Erfindung. Bei Phasenwinkeln, die nicht 90° (und 270°) betragen, führt ein
variierendes Auslösesignal
zu einem anderen effektiven Magnetfeldvektor (der gleich einer anderen
Feldrichtung ist), wodurch das Sensorsignal beeinflusst wird. Zu
den Sättigungsregionen
des Signals hin erfolgt eine Phasenverschiebung, die innerhalb der
relevanten Signalbandbreite von 15% bis 85% des maximalen Signals
liegt. Bei einer Variation des Auslösesignals um +/–10% liegt
eine Hysterese von maximal 1,5° vor,
wie bei 446 angegeben ist. Die Hysterese von maximal 1,5° ist beträchtlich
geringer als bei typischen linearen xMR-Sensoren, die ansprechend
auf eine Schwankung des Auslösesignals um
+/–10% üblicherweise
eine maximale Hysterese von bis zu etwa 6° aufweisen.
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13 zeigt
einen Graphen 460, der ein Ausführungsbeispiel eines simulierten
Signals von einer xMR-Struktur 120, 122, 124 oder 126 für zwei Vorwärtszyklen
und zwei Rück wärtszyklen
veranschaulicht, wobei die gewünschte
Magnetfeldachse bezüglich
der optimalen Konfiguration um 30° geneigt
ist. Der Graph 460 umfasst einen Polradwinkel, der auf
eine Polradperiode bezogen ist, in Grad auf einer x-Achse 462,
und einen xMR-Strukturwiderstandswert in relativen Einheiten (r.
E.) auf einer y-Achse 464. Der Graph 460 veranschaulicht
ein xMR-Struktursignal ansprechend darauf, dass ein Polrad einen
Neigungswinkel von 30° bezüglich der xMR-Struktur
aufweist. Der Neigungswinkel von 30° ist größer als dies bei tatsächlichen
Anwendungen üblicherweise
beobachtet und toleriert wird, ist jedoch vorgesehen, um die Vorteile
des xMR-Sensors zu veranschaulichen. Der Graph 460 veranschaulicht die Änderung
des Widerstandswerts für
zwei Vorwärtszyklen
(F1 und F2, 0°–720°) und zwei
Rückwärtszyklen
(B1 und B2, 720°–0°).
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Ein
xMR-Sensor, der xMR-Strukturen 120, 122, 124 und 126 umfasst,
weist, wenn auch nicht in der gesamten Bandbreite, das vollständige xMR-Signal
unabhängig
von dem Neigungswinkel auf. Wenn die Drehrichtung geändert wird,
liegt die Hysterese außerdem
bei einem Maximum von etwa 0,5°,
wie bei 466 angegeben ist. Die Hysterese von maximal 0,5° ist beträchtlich
geringer als bei typischen linearen xMR-Sensoren, die ansprechend auf einen
Neigungswinkel von 30° üblicherweise
eine maximale Hysterese von bis zu etwa 4° aufweisen.
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Ausführungsbeispiele
stellen einen xMR-Sensor zur Verwendung als Drehzahlsensor bereit.
Der xMR-Sensor weist bei hohen Neigungswinkeln zwischen dem Wandler-
oder Polrad und dem xMR-Sensor keine oder eine niedrige Hysterese auf.
Somit liefert der xMR-Sensor bezüglich
sowohl der Gehäusetoleranz
als auch der Einstellungstoleranz im Vergleich zu typischen linearen
xMR-Sensoren eine erhöhte
Robustheit.
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Obwohl
spezifische Ausführungsbeispiele hierin
erläutert
und beschrieben wurden, wird Fachleuten einleuchten, dass die spezifischen
gezeigten und beschriebenen Ausführungs beispiele
durch eine Vielzahl von alternativen und/oder äquivalenten Implementierungen
ersetzt werden können,
ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Die vorliegende Anmeldung soll jegliche Anpassungen oder Abwandlungen
der hierin erörterten
spezifischen Ausführungsbeispiele
abdecken. Somit ist beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung
lediglich durch die Patentansprüche
und deren Äquivalente
begrenzt werde.