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Querverweis auf verwandte
Anmeldung
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Diese
Patentanmeldung beansprucht die Priorität der US-Provisional-Patentanmeldung mit der Seriennummer
61/045,638, eingereicht am 17. April 2008, die hierin durch Bezugnahme
aufgenommen ist.
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Beschreibung
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Sensoren
auf Basis des Hall-Effekts, die auch als Hall-Sensoren bezeichnet werden, werden häufig als
Magnetfeldsensoren verwendet. Ein Hall-Sensor umfasst eines oder
mehrere Hall-Effekt-Erfassungselemente, die eine Magnetfeldstärke und/oder
-Richtung messen. Diese Messungen werden verwendet, um Parameter
zu erhalten, wie beispielsweise Abstand, Position und Drehgeschwindigkeit.
Hall-Erfassungselemente zeigen jedoch Versätze an den Ausgaben derselben
aufgrund von mechanischen Belastungen, Dotierung und geometrischen Fehlern.
Ferner zeigen Hall-Erfassungselemente eine Versatzdrift, die zu
einem unvorhersagbaren und zeitlich veränderlichen Ausgabefehler führt.
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Versätze bei
Hall-Erfassungselementen können über das
Drehstromverfahren bzw. Spinning-Current-Verfahren verringert werden,
bei dem der Vorspannungsstrom eines Hall-Erfassungselements räumlich um
das Hall-Erfassungselement herum gedreht wird, während die Ausgabe zeitlich
gemittelt wird. Dies verringert einen Versatz und eine Versatzdrift.
Ferner kann ein Hall-Sensorversatz durch orthogonales Koppeln zweiter
oder mehrerer Hall-Erfassungselemente sofort verringert werden.
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Eingangsverstärker empfangen
und verstärken
die Signale von den Hall-Erfassungselementen. Diese Eingangsverstärker umfassen
Rausch- und Verstärkerversätze. Dynamische
Versatzaufhebungstechniken, einschließlich Autonullungs- und Zerhackungstechniken
(Auto-Zeroing- und Chopping-Techniken) können verwendet werden, um das Rauschen
und den Versatz der Eingangsverstärker zu verringern. Diese Techniken
erzeugen jedoch Restversätze,
die durch demodulierte Schaltspitzen und/oder Unvollkommenheiten
in der Verstärkerschaltung
bewirkt werden.
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Aus
diesen und anderen Gründen
steht ein Bedarf nach der vorliegenden Erfindung.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System mit verbesserten
Charakteristika zu schaffen.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch die Merkmale der unabhängigen
Ansprüche.
Weiterbildungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
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Ein
Ausführungsbeispiel,
das in der Offenbarung beschrieben ist, sieht ein System vor, das
einen Drehstrom-Hall-Sensor und eine Zerhackungsschaltung (Chopping-Schaltung)
umfasst. Der Drehstrom-Hall-Sensor ist konfiguriert, um Eingangssignale
zu liefern, und die Zerhackungsschaltung ist konfiguriert, um die
Eingangssignale zu empfangen. Drehphasen des Drehstrom-Hall-Sensors
werden in Restversatzeinstellungsphasen verlängert, um Signale zu erhalten,
die den Restversatzspannungen der Drehphasen entsprechen.
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Die
zugehörigen
Zeichnungen sind enthalten, um ein weitergehendes Verständnis von
Ausführungsbeispielen
zu liefern, und sind in diese Beschreibung eingegliedert und bilden
ein Teil derselben. Die Zeichnungen stellen Ausführungsbeispiele dar und dienen
zusammen mit der Beschreibung dazu, Grundlagen von Ausführungsbeispielen
zu erläutern.
Andere Ausführungsbei spiele
und viele der beabsichtigten Vorteile von Ausführungsbeispielen werden ohne
Weiteres ersichtlich, wenn dieselben durch Bezugnahme auf die folgende
detaillierte Beschreibung besser verständlich werden. Die Elemente
der Zeichnungen sind nicht zwangsläufig maßstabsgerecht relativ zueinander. Ähnliche
Bezugszeichen bezeichnen entsprechende ähnliche Teile.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf
die beiliegenden Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 ein
Diagramm, das ein Ausführungsbeispiel
eines Sensorsystems darstellt;
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2 ein
Zeitdiagramm, das den Betrieb eines Ausführungsbeispiels eines Sensorsystems
darstellt;
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3 ein
Diagramm, das ein Ausführungsbeispiel
eines Sensorsystems darstellt, das ein Versatzkalibrierungssignal über zwei
Zerhackungsfrequenzen bestimmt;
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4 ein
Zeitdiagramm, das den Betrieb des Sensorsystems von 3 darstellt;
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5 ein
Diagramm, das ein Sensorsystem und eine erste Sequenz von vier Phasen
darstellt;
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6 ein
Diagramm, das ein Sensorsystem und eine zweite Sequenz von vier
Phasen darstellt;
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7 ein
Zeitdiagramm, das den Betrieb eines Ausführungsbeispiels des Sensorsystems
von 5 und 6 darstellt;
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8 ein Diagramm, das ein Ausführungsbeispiel
eines Drehstrom-Hall-Sensors darstellt;
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9A ein
Diagramm, das einen Drehstrom-Hall-Sensor darstellt, der sich in
eine erste Drehrichtung dreht;
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9B ein
Diagramm, das einen Drehstrom-Hall-Sensor darstellt, der sich in
eine zweite Drehrichtung dreht, die die Inverse der ersten Drehrichtung
ist; und
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10 ein
Diagramm, das ein Ausführungsbeispiel
eines Sensorsystems darstellt, das das Restversatzkalibrierungssignal über zwei
Nullvorspannungsphasen bestimmt.
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In
der folgenden detaillierten Beschreibung wird Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen
genommen, die einen Teil derselben bilden und in denen veranschaulichend
spezifische Ausführungsbeispiele
gezeigt sind, in denen die Erfindung praktiziert werden kann. In
dieser Hinsichtlich wird eine Richtungsterminologie, wie beispielsweise „oben”, „unten”, „vorne”, „hinten”, „Vorder-”, „Hinter-”, etc.
unter Bezugnahme auf die Ausrichtung der beschriebenen Figur(en)
verwendet. Weil Komponenten von Ausführungsbeispielen in einer Anzahl
unterschiedlicher Ausrichtungen positioniert sein können, wird
die Richtungsterminologie zu Veranschaulichungszwecken verwendet
und ist in keiner Weise einschränkend.
Es sollte klar sein, dass andere Ausführungsbeispiele verwendet und
strukturelle oder logische Veränderungen
vorgenommen werden können,
ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Die folgende detaillierte Beschreibung ist deshalb nicht in einem
einschränkenden
Sinn aufzufassen und der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung
ist durch die beigefügten
Ansprüche
definiert.
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Es
sollte klar sein, dass die Merkmale der verschiedenen exemplarischen
Ausführungsbeispiele,
die hierin beschrieben sind, miteinander kombiniert werden können, wenn
es nicht spezifisch anderweitig angegeben ist.
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1 ist
ein Diagramm, das ein Ausführungsbeispiel
eines Sensorsystems 20 darstellt, bei dem es sich um ein
Vierphasen-Drehstrom-Hall-Sensorsystem handelt. Das Sensorsystem 20 weist
zwei Systemphasenarten auf; Betriebsphasen und Restversatzeinstellungsphasen.
Das Sensorsystem 20 dreht sich oder rotiert durch die vier
Phasen in den Betriebsphasen und in den Restversatzeinstellungsphasen
des Sensorsystems 20. Die erste Phase des Sensorsystems 20 ist
eine 0-Grad-Phase bei 20a. Die zweite Phase des Sensorsystems 20 ist
eine 90-Grad-Phase
bei 20b. Die dritte Phase des Sensorsystems ist eine 270-Grad-Phase
bei 20c und die vierte Phase des Sensorsystems 20 ist
eine 180-Grad-Phase bei 20d. Das Sensorsystem 20 dreht
sich in einer Sequenz von der ersten Phase bei 20a, zu
der zweiten Phase bei 20b, zu der dritten Phase bei 20c und
zu der vierten Phase bei 20d. Die Sequenz wiederholt sich
dann beginnend bei der ersten Phase bei 20a. Bei anderen
Ausführungsbeispielen
weist das Sensorsystem 20 eine unterschiedliche Anzahl
von Phasen auf, wie beispielsweise zwei oder acht oder mehr Phasen.
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Das
Sensorsystem 20 umfasst einen Drehstrom-Hall-Sensor 22,
eine Zerhackungsschaltung 24, ein digitales Tiefpassfilter 26,
einen Oszillator 28, einen Taktteiler 30 und eine
Steuerlogik 32. Der Hall-Sensor 22 ist elektrisch
mit der Zerhackungsschaltung 24 über Eingangssignalwege 34 und 36 gekoppelt.
Die Zerhackungsschaltung 24 ist elektrisch mit dem digitalen
Tiefpassfilter 26 über
einen Zerhackungssignalweg 38 gekoppelt. Der Oszillator 28 ist
elektrisch mit dem digitalen Tiefpassfilter 26 und dem
Taktteiler 30 über
einen Taktweg 40 gekoppelt. Der Taktteiler 30 ist
elektrisch mit dem Drehstrom-Hall-Sensor 22 über einen
Drehtaktweg 42 und mit der Zerhackungsschaltung 24 über einen Zerhackungstaktweg 44 gekoppelt.
Die Steuerlogik 32 ist elektrisch mit dem digitalen Tiefpassfilter 26 und
dem Taktteiler 30 über
einen Steuerweg 46 gekoppelt.
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In
Betriebsphasen des Sensorsystems 20 dreht sich der Drehstrom-Hall-Sensor 22 durch
jede der vier Phasen bei 20a–20d. Ein Vorspannungsstrom
fließt
durch den Drehstrom-Hall-Sensor 22 in einem unterschiedlichen
Winkel in jeder der vier Phasen bei 20a–20d. Die Zerhackungsschaltung 24 ist
in jeder der vier Phasen bei 20a–20d elektrisch mit
unterschiedlichen Punkten an dem Drehstrom-Hall-Sensor 22 gekoppelt
und der Drehstrom-Hall-Sensor 22 liefert Eingangssignale
an die Zerhackungsschaltung 24 über die Eingangswege 34 und 36.
Die Zerhackungsschaltung 24 empfängt die Eingangssignale bei 34 und 36 und
liefert zerhackte Ausgangssignals über den Zerhackungssignalweg 38.
Das digitale Tiefpassfilter 26 empfängt die zerhackten Ausgangssignale
bei 38 und liefert Ausgangssignale bei 48.
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In
Restversatzeinstellungsphasen wird jede der vier Phasen bei 20a–20d verlängert, um
Signale zu erhalten, die dem Restversatz von jeder der Phasen entsprechen.
Bei einem Ausführungsbeispiel werden
die Signale summiert, um ein Versatzkalibrierungssignal zu erhalten,
das in den Betriebsphasen verwendet wird, um die Ausgangssignale
bei 48 zu kalibrieren.
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Der
Oszillator 28 liefert ein Taktsignal an das digitale Tiefpassfilter 26 und
den Taktteiler 30 über den
Taktweg 40. Das digitale Tiefpassfilter 26 empfängt das
Taktsignal bei 40 und wird über dasselbe getaktet, um die
zerhackten Ausgangssignale bei 38 tiefpasszufiltern. Der
Taktteiler 30 empfängt
das Taktsignal bei 40 und teilt das Taktsignal, um das
Drehtaktsignal bei 42 und das Zerhackungstaktsignal bei 44 zu
liefern.
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Die
Steuerlogik 32 steuert die Restversatzeinstellungsphasen
und Betriebsphasen des Sensorsystems 20. Die Steuerlogik 32 liefert
Steuersignale an den Taktteiler 30 und das digitale Tiefpassfilter 26 über den
Steuerweg 46. Die Steuerlogik 32 liefert ein Steuersignal,
das als das Versatzeinstellungssig nal bezeichnet wird, das das Sensorsystem 20 in
die Restversatzeinstellungsphasen und zurück in die Betriebsphasen umschaltet.
In den Restversatzeinstellungsphasen empfängt der Taktteiler 30 das
Versatzeinstellungssignal und teilt das Taktsignal bei 40,
um ein sich langsamer drehendes Taktsignal zu liefern, was jede
der vier Phasen 20a–20d verlängert, um
Signale zu erhalten, die dem Restversatz von jeder der Phasen entsprechen.
Bei einem Ausführungsbeispiel werden
die Restversatzeinstellungsphasen zwischen Betriebsphasen aktiviert.
Bei einem Ausführungsbeispiel
werden die Restversatzeinstellungsphasen bei einer Herstellung aktiviert.
Bei einem Ausführungsbeispiel
werden die Restversatzeinstellungsphasen über eine externe Schaltung
aktiviert, wie beispielsweise einen Tester bzw. eine Prüfvorrichtung.
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In
der ersten Phase bei 20a empfängt der Drehstrom-Hall-Sensor 22 einen
Vorspannungsstrom über
eine Stromquelle 50, der durch den Drehstrom-Hall-Sensor
zu einer Referenz, wie beispielsweise Masse, bei 52 fließt. Der
Vorspannungsstrom fließt
von dem oberen Ende bei 54 zu dem unteren Ende bei 56 des
Drehstrom-Hall-Sensors 22 und die erste Phase bei 20a wird
als die 0-Grad-Phase bezeichnet. Die Eingangswege 34 und 36 sind
elektrisch mit der rechten Seite bei 58 bzw. der linken
Seite bei 60 des Drehstrom-Hall-Sensors 22 gekoppelt.
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Die
Zerhackungsschaltung 24 empfängt die Eingangssignale bei 34 und 36 und,
ohne die Eingänge
bei 62 oder die Ausgänge
bei 64 zu kreuzen, liefert die Zerhackungsschaltung 24 ein
zerhacktes Ausgangssignal bei 38. Das digitale Tiefpassfilter 26 empfängt das
zerhackte Ausgangssignal bei 38 und liefert Ausgangssignale
bei 48a. In den Ausgangssignalen bei 48a sind
Verstärkerversätze bei 66a, Hal1-Sensorversätze bei 68a und
Magnetfeldsignale bei 70a alle positiv.
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In
der zweiten Phase bei 20b empfängt der Drehstrom-Hall-Sensor 22 den
Vorspannungsstrom über
die Stromquelle 50, der durch den Drehstrom-Hall-Sensor 22 zu
der Referenz bei 52 fließt. Der Vorspannungsstrom fließt von der
rechten Seite bei 58 zu der linken Seite bei 60 und
die zweite Phase bei 20b wird als die 90-Grad-Phase bezeichnet.
Die Eingangswege 34 und 36 sind elektrisch mit
dem oberen Ende bei 54 bzw. dem unteren Ende bei 56 gekoppelt.
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Die
Zerhackungsschaltung 24 empfängt die Eingangssignale bei 34 und 36.
Die Zerhackungsschaltung 24 kreuzt die Eingänge bei 62 nicht,
aber kreuzt die Eingänge
bei 64, um das zerhackte Ausgangssignal bei 38 zu
liefern. Das digitale Tiefpassfilter 26 empfängt das
zerhackte Ausgangssignal bei 38 und liefert Ausgangssignale
bei 48b. In den Ausgangssignalen bei 48b sind
Verstärkerversätze bei 66b und
Hall-Sensorversätze bei 68b negativ
und sind Magnetfeldsignalwerte bei 70b positiv.
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In
der dritten Phase bei 20c empfängt der Drehstrom-Hall-Sensor 22 den
Vorspannungsstrom über
die Stromquelle 50, der durch den Drehstrom-Hall-Sensor 22 zu
der Referenz bei 52 fließt. Der Vorspannungsstrom fließt von der
linken Seite bei 60 zu der rechten Seite bei 58 und
die dritte Phase bei 20c wird als die 270-Grad-Phase bezeichnet. Die
Eingangswege 34 und 36 sind elektrisch mit dem oberen
Ende bei 54 bzw. dem unteren Ende bei 56 gekoppelt.
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Die
Zerhackungsschaltung 24 empfängt die Eingangssignale bei 34 und 36.
Die Zerhackungsschaltung 24 kreuzt die Eingänge bei 62 und
die Ausgänge
bei 64, um das zerhackte Ausgangssignal bei 38 zu
liefern. Das digitale Tiefpassfilter 26 empfängt das
zerhackte Ausgangssignal bei 38 und liefert Ausgangssignale
bei 48c. In den Ausgangssignalen bei 48c sind
Verstärkerversätze bei 66c und
Hall-Sensorversätze
bei 68c negativ und sind Magnetfeldsignalwerte bei 70c positiv.
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In
der vierten Phase bei 20d empfängt der Drehstrom-Hall-Sensor 22 den
Vorspannungsstrom über
die Stromquelle 50, der durch den Drehstrom-Hall-Sensor 22 zu
der Referenz bei 52 fließt. Der Vorspannungsstrom fließt von dem
unteren Ende bei 56 zu dem oberen Ende bei 54 und
die vierte Phase bei 20d wird als die 180-Grad-Phase bezeichnet. Die
Eingangswege 34 und 36 sind elektrisch mit der rechten
Seite bei 58 bzw. der linken Seite bei 60 gekoppelt.
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Die
Zerhackungsschaltung 24 empfängt die Eingangssignale bei 34 und 36.
Die Zerhackungsschaltung 24 kreuzt die Eingänge bei 62,
aber kreuzt die Ausgänge
bei 64 nicht, um das zerhackte Ausgangssignal bei 38 zu
liefern. Das digitale Tiefpassfilter 26 empfängt das
zerhackte Ausgangssignal bei 38 und liefert Ausgangssignale
bei 48d. In den Ausgangssignalen bei 48d sind
Verstärkerversätze bei 66d,
Hal1-Sensorversätze
bei 68d und Magnetfeldsignalwerte bei 70d positiv.
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Falls
die Ausgangssignale bei 48 summiert werden, werden die
Verstärkerversätze bei 66 auf etwa
Null summiert und werden die Hall-Sensorversätze bei 68 auf etwa
Null summiert. Die Magnetfeldsignalwerte bei 70 werden
auf einen positiven Wert summiert, der das Magnetfeldsignal ist.
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In
den Restversatzeinstellungsphasen wird jede der vier Phasen bei 20a–20d verlängert, um
Signale, wie beispielsweise Ausgleichssignale, zu erhalten, die
dem Restversatz von jeder der Phasen entsprechen. Zumindest ein
Teil des Restversatzes rührt
von Schaltspitzen oder Spitzenwerten von der Zerhackungsschaltung 22 her.
Bei einem Ausführungsbeispiel
werden die Signale und/oder die Restversätze von allen vier Phasen 20a–20d gemittelt, um
ein Versatzkalibrierungssignal zu erhalten, das ein Schätzwert des
Restversatzes für
die Betriebsphasen ist. Bei einem Ausführungsbeispiel werden die Signale
und/oder die Restversätze
von allen vier Phasen 20a–20d summiert, um
ein Versatzkalibrierungssignal zu erhalten, das in den Betriebsphasen verwendet
wird, um die Ausgangssignale bei 48 zu kalibrieren. Bei
einem Ausführungsbeispiel
werden die Signale und/oder die Versatzkalibrierungssignale in einem
elektrisch löschbaren
programmierbaren Nur-Lese- Speicher
(EEPROM, electrically eraseable programmable read only memory) gespeichert
und während
Betriebsphasen verwendet.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
werden die Restversatzeinstellungsphasen bei einer ersten Temperatur,
um einen ersten Versatzkalibrierungswert zu erhalten, und bei einer
zweiten Temperatur aktiviert, um einen zweiten Versatzkalibrierungswert
zu erhalten. Nachfolgende Versatzkalibrierungswerte werden aus dem
ersten Versatzkalibrierungswert und dem zweiten Versatzkalibrierungswert
basierend auf der aktuellen Temperatur und der ersten Temperatur
und der zweiten Temperatur berechnet.
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2 ist
ein Zeitdiagramm, das den Betrieb eines Ausführungsbeispiels des Sensorsystems 20 darstellt.
Das Sensorsystem 20 weist zwei Systemphasenarten bei 100 auf;
die Restversatzeinstellungsphasen bei 102 und die Betriebsphasen
bei 104. Die Steuerlogik 32 schaltet das Sensorsystem 20 von
einer ersten Systemphasenart in die andere Systemphasenart um. In
den Restversatzeinstellungsphasen bei 102 wird jede der
Drehphasen bei 106 verlängert,
um Signale zu erhalten, die der Restversatzspannung von jeder der
vier Phasen 20a–20d entsprechen.
In den Betriebsphasen bei 104 wird jede der Drehphasen
bei 106 verkürzt
und wird die Drehphasenfrequenz erhöht, um Magnetfeldsignalmessungen
zu erhalten.
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Der
Zerhackungstakt bei 108 wird an die Zerhackungsschaltung 24 über den
Taktteiler 30 geliefert und die Zerhackungsschaltung 24 erzeugt
Resteingangsspitzen bei 110, die über die Zerhackungsschaltung 24 demoduliert
werden, um demodulierte Restspitzen bei 112 zu liefern.
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In
den Restversatzeinstellungsphasen bei 102 ist die Zerhackungsschaltung 24 in
der ersten Phase bei 114 wirksam, um Resteingangsspitzen
bei 116 in den Resteingangsspitzen bei 110 zu
erzeugen. Die Zerhackungsschaltung 24 demoduliert die Resteingangsspitzen
bei 116, um demodulierte Restspitzen bei 118 und
ein Durchschnittsrestversatzsignal bei 120 zu erzeugen.
Die demodulierten Restspitzen bei 118 und das Durchschnittsrestversatzsignal bei 120 sind
negativ. Die demodulierten Restspitzen bei 118 sind kleiner
als ein hypothetisches Eingangssignal bei 122. Das Sensorsystem 20 erhält Signale, wie
beispielsweise Ausgleichssignale, die dem Restversatzsignal bei 120 entsprechen.
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In
der zweiten Phase bei 124 erzeugt die Zerhackungsschaltung 24 Resteingangsspitzen
bei 126 in den Resteingangsspitzen bei 110. Die
Zerhackungsschaltung 24 demoduliert die Resteingangsspitzen
bei 126, um demodulierte Restspitzen bei 128 und
ein Durchschnittsrestversatzsignal bei 130 zu erzeugen.
Die demodulierten Restspitzen bei 128 und das Durchschnittsrestversatzsignal
bei 130 sind negativ. Die demodulierten Restspitzen bei 128 sind größer als
das hypothetische Eingangssignal bei 132. Das Sensorsystem 20 erhält Signale,
wie beispielsweise Ausgleichssignale, die dem Restversatzsignal
bei 130 entsprechen.
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In
der dritten Phase bei 134 erzeugt die Zerhackungsschaltung 24 Resteingangsspitzen
bei 136 in den Resteingangsspitzen bei 110. Die
Zerhackungsschaltung 24 demoduliert die Resteingangsspitzen
bei 136, um demodulierte Restspitzen bei 138 und
ein Durchschnittsrestversatzsignal bei 140 zu erzeugen.
Die demodulierten Restspitzen bei 138 und das Durchschnittsrestversatzsignal
bei 140 sind positiv. Die demodulierten Restspitzen bei 138 sind größer als
das hypothetische Eingangssignal bei 142. Das Sensorsystem 20 erhält Signale,
wie beispielsweise Ausgleichssignale, die dem Restversatzsignal
bei 140 entsprechen.
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In
der vierten Phase bei 144 erzeugt die Zerhackungsschaltung 24 Resteingangsspitzen
bei 146 in den Resteingangsspitzen bei 110. Die
Zerhackungsschaltung 24 demoduliert die Resteingangsspitzen
bei 146, um demodulierte Restspitzen bei 148 und ein
Durchschnittsrestversatzsignal bei 150 zu erzeugen. Die
demodulierten Restspitzen bei 148 und das Durchschnittsrestversatzsignal
bei 150 sind positiv. Die demodulierten Restspitzen bei 148 sind kleiner
als ein hypothetische Eingangssignal bei 152. Das Sensorsystem 20 erhält Signale,
wie beispielsweise Ausgleichssignale, die dem Restversatzsignal bei 150 entsprechen.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
werden die Signale und/oder die Restversätze aus allen vier Phasen 20a–20d über ein
Summieren und Mitteln positiver und negativer Werte gemittelt, um
ein Versatzkalibrierungssignal zu erhalten, das ein Schätzwert des
Restversatzes für
die Betriebsphasen bei 104 ist. Bei einem Ausführungsbeispiel
werden die Signale und/oder die Restversätze aus allen vier Phasen 20a–20d über ein
Summieren positiver und negativer Werte summiert, um ein Versatzkalibrierungssignal zu
erhalten, das in den Betriebsphasen bei 104 verwendet wird,
um die Ausgangssignale bei 48 zu kalibrieren.
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In
den Betriebsphasen bei 104 drehen sich die Drehphasen bei 106 durch
die Sequenz von Phasen beginnend mit der ersten Phase, zu der zweiten Phase,
zu der dritten Phase und dann zu der vierten Phase. Die Sequenz
wird dann wiederholt. Die Zerhackungsschaltung 24 ist in
den Betriebsphasen bei 104 wirksam, um Resteingangsspitzen
bei 154 in den Resteingangsspitzen bei 110 zu
erzeugen. Die Zerhackungsschaltung 24 demoduliert die Resteingangsspitzen
bei 154, um demodulierte Restspitzen bei 156 und
ein Durchschnittsrestversatzsignal bei 158 zu erzeugen.
Die demodulierten Restspitzen bei 156 und das Durchschnittsrestversatzsignal
bei 158 sind positiv. Die demodulierten Restspitzen bei 156 sind
größer und
kleiner als das Eingangssignal bei 160. Das Versatzkalibrierungssignal,
das über
die Restversatzeinstellungsphasen bei 102 erhalten wird,
wird zu dem Durchschnittsrestversatzsignal bei 158 addiert,
um ein kalibriertes Magnetfeldausgangssignal bei 48 zu
liefern.
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3 ist
ein Diagramm, das ein Ausführungsbeispiel
eines Sensorsystems 200 darstellt, das ein Versatzkalibrierungssignal über zwei
Zerhackungsfrequenzen bestimmt. Das Sensorsystem 200 ist
ein Vierphasen-Drehstrom-Hall-Sensorsystem, das eine erste Phase,
die eine 0-Grad-Phase bei 200a ist, eine zweite Phase,
die eine 90-Grad-Phase bei 200b ist, eine dritte Phase,
die eine 270-Grad-Phase bei 200c ist, und eine vierte Phase aufweist,
die eine 180-Grad-Phase bei 200d ist. Das Sensorsystem 200 dreht
sich in einer Sequenz von der ersten Phase bei 200a zu
der zweiten Phase bei 200b, zu der dritten Phase bei 200c und
zu der vierten Phase bei 200d. Die Sequenz wiederholt sich dann
beginnend mit der ersten Phase bei 200a. Bei anderen Ausführungsbeispielen
weist das Sensorsystem 200 eine unterschiedliche Anzahl
von Phasen auf, wie beispielsweise zwei oder acht oder mehr Phasen.
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Das
Sensorsystem 200 umfasst einen Drehstrom-Hall-Sensor 202,
eine Zerhackungsschaltung 204, ein digitales Tiefpassfilter 206,
einen Oszillator 208, einen Taktteiler 210 und
eine Steuerlogik 212. Der Hall-Sensor 202 ist
elektrisch mit der Zerhackungsschaltung 204 über Eingangssignalwege 214 und 216 gekoppelt.
Die Zerhackungsschaltung 204 ist elektrisch mit dem digitalen
Tiefpassfilter 206 über einen
Zerhackungssignalweg 218 gekoppelt. Der Oszillator 206 ist
elektrisch mit dem digitalen Tiefpassfilter 206 und dem
Taktteiler 210 über
einen Taktweg 220 gekoppelt. Der Taktteiler 210 ist
elektrisch mit dem Drehstrom-Hall-Sensor 202 über einen
Drehtaktweg 222 und mit der Zerhackungsschaltung 204 über einen
Zerhackungstaktweg 224 gekoppelt. Die Steuerlogik 212 ist
elektrisch mit dem digitalen Tiefpassfilter 206 und dem
Taktteiler 210 über
einen Steuerweg 226 gekoppelt.
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In
Betrieb dreht sich der Drehstrom-Hall-Sensor 202 durch
jede der vier Phasen bei 200a–200d. Ein Vorspannungsstrom
fließt
durch den Drehstrom-Hall-Sensor 202 in einem unterschiedlichen
Winkel in jeder der vier Phasen bei 200a–200d und
die Zerhackungsschaltung 204 ist elektrisch mit unter schiedlichen
Punkten an dem Drehstrom-Hall-Sensor 202 in jeder der vier
Phasen bei 200a–200d gekoppelt.
Der Drehstrom-Hall-Sensor 202 liefert
Eingangssignale an die Zerhackungsschaltung 204 über die
Eingangssignalwege 214 und 216. Die Zerhackungsschaltung 204 empfängt die Eingangssignale
bei 214 und 216 und ein Zerhackungstaktsignal
bei 224 und liefert zerhackte Ausgangssignale über den
Zerhackungssignalweg 218. Das digitale Tiefpassfilter 206 empfängt die
zerhackten Ausgangssignale bei 218 und liefert gefilterte Ausgangssignale
bei 228, die über
das Versatzkalibrierungssignal eingestellt werden.
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Um
das Versatzkalibrierungssignal zu erhalten, empfängt die Zerhackungsschaltung 204 das Zerhackungstaktsignal
bei 224 bei einer ersten Zerhackungsfrequenz und ein erstes
Restversatzsignal wird bei der ersten Zerhackungsfrequenz erhalten. Ferner
empfängt
die Zerhackungsschaltung 204 das Zerhackungstaktsignal
bei 224 bei einer zweiten Zerhackungsfrequenz und ein zweites
Restversatzsignal wird bei der zweiten Zerhackungsfrequenz erhalten. Die
Differenz zwischen dem ersten Restversatzsignal und dem zweiten
Restversatzsignal wird verwendet, um das Versatzkalibrierungssignal
zu bestimmen.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
beträgt
die erste Zerhackungsfrequenz das Zweifache der zweiten Zerhackungsfrequenz.
In Betrieb ist bei der zweiten Zerhackungsfrequenz die Differenz
zwischen dem ersten Restversatzsignal und dem zweiten Restversatzsignal
das Versatzkalibrierungssignal, das von den Ausgangssignalen bei 228 abgezogen wird.
In Betrieb wird bei der ersten Zerhackungsfrequenz das Doppelte
der Differenz zwischen dem ersten Rest-Versatzsignal und dem zweiten
Rest-Versatzsignal
von den Ausgangssignalen bei 228 abgezogen.
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Die
Zerhackungsfrequenz wird zwischen der ersten Zerhackungsfrequenz
und der zweiten Zerhackungsfrequenz mit einer langsamen Rate hin-
und hergeschaltet, derart, dass das Eingangs signal durch das Schalten
der Zerhackungsfrequenz zwischen der ersten und der zweiten Zerhackungsfrequenz
nicht beeinflusst ist.
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Der
Oszillator 208 liefert ein Taktsignal an das digitale Tiefpassfilter 206 und
den Taktteiler 210 über
den Taktweg 220. Das digitale Tiefpassfilter 206 empfängt das
Taktsignal bei 220 und ist durch dasselbe getaktet, um
die zerhackten Ausgangssignale bei 218 tiefpasszufiltern.
Der Taktteiler 210 empfängt das
Taktsignal bei 220 und teilt das Taktsignal, um das Drehtaktsignal
bei 222 und das Zerhackungstaktsignal bei 224 zu
liefern.
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Die
Steuerlogik 212 steuert das Sensorsystem 200.
Die Steuerlogik 212 liefert Steuersignale an den Taktteiler 210 und
das digitale Tiefpassfilter 206 über den Steuerweg 226.
Die Steuerlogik 212 liefert ein Steuersignal, das als ein
Zerhackungsgeschwindigkeitssignal bezeichnet wird, das die Frequenz
des Zerhackungstaktsignals bei 224 verändert. Der Taktteiler 210 empfängt das
Zerhackungsgeschwindigkeitssignal bei 226 und liefert das
Zerhackungstaktsignal bei 224 bei einer ersten Zerhackungsfrequenz oder
einer zweiten Zerhackungsfrequenz. Bei einem Ausführungsbeispiel
wird das Restversatzkalibrierungssignal während normaler Operationen
erhalten. Bei einem Ausführungsbeispiel
wird das Restversatzkalibrierungssignal zwischen normalen Operationen
erhalten. Bei einem Ausführungsbeispiel
wird das Restversatzkalibrierungssignal bei einer Herstellung erhalten.
Bei einem Ausführungsbeispiel
wird das Zerhackungsgeschwindigkeitssignal über eine externe Schaltung
geliefert, wie beispielsweise einen Tester.
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In
der ersten Phase bei 200a empfängt der Drehstrom-Hall-Sensor 202 einen
Vorspannungsstrom über
eine Stromquelle 230, der durch den Drehstrom-Hall-Sensor 202 zu
einer Referenz, wie beispielsweise Masse, bei 232 fließt. Der
Vorspannungsstrom fließt
von dem oberen Ende bei 234 zu dem unteren Ende bei 236 des
Drehstrom-Hall-Sensors 202 und die erste Phase bei 200a wird
als die 0-Grad-Phase bezeichnet. Die Eingangswege 214 und 216 sind
elektrisch mit der rechten Seite bei 238 bzw. der linken
Seite bei 240 des Drehstrom-Hall-Sensors 202 gekoppelt.
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Die
Zerhackungsschaltung 204 empfängt die Eingangssignale bei 214 und 216 und,
ohne die Eingänge
bei 242 oder die Ausgänge
bei 244 zu kreuzen, liefert die Zerhackungsschaltung 204 ein
zerhacktes Ausgangssignal 218. Das digitale Tiefpassfilter 206 empfängt das
zerhackte Ausgangssignal bei 218 und liefert Ausgangssignale
bei 228a. In den Ausgangssignalen bei 228a sind
Verstärkerversätze bei 246a,
Hal1-Sensorversätze
bei 248a und Magnetfeldsignale bei 250a alle positiv.
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In
der zweiten Phase bei 200b empfängt der Drehstrom-Hall-Sensor 202 den
Vorspannungsstrom über
die Stromquelle 230, der durch den Drehstrom-Hall-Sensor 202 zu
der Referenz bei 232 fließt. Der Vorspannungsstrom fließt von der
rechten Seite bei 238 zu der linken Seite bei 240 und
die zweite Phase bei 200b wird als die 90-Grad-Phase bezeichnet.
Die Eingangswege 214 und 216 sind elektrisch mit
dem oberen Ende bei 234 bzw. dem unteren Ende bei 236 gekoppelt.
-
Die
Zerhackungsschaltung 204 empfängt die Eingangssignale bei 214 und 216.
Die Zerhackungsschaltung 204 kreuzt die Eingänge bei 242 nicht, aber
kreuzt die Ausgänge
bei 244, um das zerhackte Ausgangssignal bei 218 zu
liefern. Das digitale Tiefpassfilter 206 empfängt das
zerhackte Ausgangssignal bei 218 und liefert Ausgangssignale
bei 228b. In den Signalen bei 228b sind Verstärkerversätze bei 246b und
Hall-Sensorversätze
bei 248b negativ und sind Magnetfeldsignalwerte bei 250b positiv.
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In
der dritten Phase bei 200c empfängt der Drehstrom-Hall-Sensor 202 den
Vorspannungsstrom über
die Stromquelle 230, der durch den Drehstrom-Hall-Sensor 202 zu
der Referenz bei 232 fließt. Der Vorspannungsstrom fließt von der
linken Seite bei 240 zu der rechten Seite bei 238 und
die dritte Phase bei 200c wird als die 270-Grad-Phase bezeichnet.
Die Eingangswege 214 und 216 sind elektrisch mit
dem oberen Ende bei 234 bzw. im unteren Ende bei 236 gekoppelt.
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Die
Zerhackungsschaltung 204 empfängt die Eingangssignale bei 214 und 216.
Die Zerhackungsschaltung 204 kreuzt die Eingänge bei 242 und
die Ausgänge
bei 244, um das zerhackte Ausgangssignal bei 218 zu
liefern. Das digitale Tiefpassfilter 206 empfängt das
zerhackte Ausgangssignal bei 218 und liefert Ausgangssignale
bei 228c. In den Ausgangssignalen bei 228c sind
Verstärkerversätze bei 246c und
Hall-Sensorversätze
bei 248c negativ und sind Magnetfeldsignalwerte bei 250c positiv.
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In
der vierten Phase bei 200d empfängt der Drehstrom-Hall-Sensor 202 den
Vorspannungsstrom über
die Stromquelle 230, der durch den Drehstrom-Hall-Sensor 202 zu
der Referenz bei 232 fließt. Der Vorspannungsstrom fließt von dem
unteren Ende bei 236 zu dem oberen Ende bei 234 und
die vierte Phase bei 200d wird als die 180-Grad-Phase bezeichnet.
Die Eingangswege 214 und 216 sind elektrisch mit
der rechten Seite bei 238 bzw. der linken Seite bei 240 gekoppelt.
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Die
Zerhackungsschaltung 204 empfängt die Eingangssignale bei 214 und 216.
Die Zerhackungsschaltung 204 kreuzt die Eingänge bei 242,
aber kreuzt die Ausgänge
bei 244 nicht, um das zerhackte Ausgangssignal bei 218 zu
liefern. Das digitale Tiefpassfilter 206 empfängt das
zerhackte Ausgangssignal bei 218 und liefert Ausgangssignale
bei 228d. In den Ausgangssignalen bei 228d sind
Verstärkerversätze bei 246d,
Hall-Sensorversätze bei 248d und Magnetfeldsignalwerte
bei 250d positiv.
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Falls
die Ausgangssignale bei 228 summiert werden, werden die
Verstärkerversätze bei 246 auf etwa
Null summiert und werden die Hal1-Sensorversätze bei 248 auf etwa
Null summiert. Die Magnetfeldsignalwerte bei 250 werden
auf einen positiven Wert summiert, der das Magnetfeldsignal ist.
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Um
das Restversatzkalibrierungssignal zu erhalten, ist die Zerhackungsschaltung 202 bei
einer ersten Zerhackungsfrequenz wirksam, um ein erstes Restversatzsignal
zu erhalten. Wobei zumindest ein Teil des Restversatzsignals von
Schaltspitzen oder Spitzenwerten von der Zerhackungsschaltung 202 herrührt. Als
nächstes
ist die Zerhackungsschaltung 202 bei einer zweiten Zerhackungsfrequenz
wirksam, um ein zweites Restversatzsignal zu erhalten. Die Differenz
zwischen dem ersten Restversatzsignal und dem zweiten Restversatzsignal
wird verwendet, um ein Versatzkalibrierungssignal zu bestimmen.
Bei einem Ausführungsbeispiel
wird das Versatzkalibrierungssignal in einem EEPROM gespeichert
und während
Normalmodusoperationen verwendet.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
ist die erste Zerhackungsfrequenz das Zweifache der zweiten Zerhackungsfrequenz.
In Betrieb bei der zweiten Zerhackungsfrequenz ist die Differenz
zwischen dem ersten Restversatzsignal und dem zweiten Restversatzsignal
das Versatzkalibrierungssignal, das von den Ausgangssignalen bei 228 abgezogen
wird. In Betrieb bei der ersten Zerhackungsfrequenz wird das Zweifache
des Versatzkalibrierungssignals von den Ausgangssignalen bei 228 abgezogen.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
wird ein erstes Restversatzkalibrierungssignal bei einer ersten Temperatur
erhalten und wird ein zweites Restversatzkalibrierungssignal bei
einer zweiten Temperatur erhalten. Nachfolgende Versatzkalibrierungssignale werden
aus dem ersten Versatzkalibrierungssignal und dem zweiten Versatzkalibrierungssignal
auf der Basis der aktuellen Temperatur und der ersten Temperatur
und der zweiten Temperatur berechnet.
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4 ist
ein Zeitdiagramm, das den Betrieb eines Ausführungsbeispiels des Sensorsystems 200 darstellt.
Der Taktteiler 210 empfängt
das Zerhackungsgeschwindigkeitssignal bei 300 von der Steuerlogik 212 und
liefert das Zerhackungstaktsignal bei 302. Die Zerhackungsschaltung 204 empfängt das Zerhackungstaktsignal
bei 302 und erzeugt die Resteingangsspitzen bei 304,
die über
die Zerhackungsschaltung 204 demoduliert werden, um demodulierte
Restspitzen bei 306 zu liefern.
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Das
Sensorsystem 200 ist bei zwei oder mehr Frequenzen wirksam.
Die Steuerlogik 212 liefert das Zerhackungsgeschwindigkeitssignal
bei 300, um die Zerhackungstaktsignalfrequenz zwischen
der ersten Zerhackungsfrequenz bei 308 und der zweiten Zerhackungsfrequenz
bei 310 umzuschalten. Bei einem Ausführungsbeispiel beträgt die erste
Zerhackungsfrequenz bei 308 das Doppelte der zweiten Zerhackungsfrequenz
bei 310.
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Bei
der ersten Zerhackungsfrequenz bei 308 weist das Zerhackungstaktsignal
bei 302 eine erste Periode T1 auf, und bei 312 werden
zwei Resteingangsspitzen pro Periode T1 in den Resteingangsspitzen
bei 304 erzeugt. Die Resteingangsspitzen bei 312 werden über die
Zerhackungsschaltung 204 demoduliert, um die demodulierten
Restspitzen bei 314 und das erste Versatzsignal bei 316 zu
erzeugen.
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Bei
der zweiten Zerhackungsfrequenz bei 310 weist das Zerhackungstaktsignal
bei 302 eine zweite Periode T2 auf und werden bei 318 zwei
Resteingangsspitzen pro Periode T2 erzeugt. Die Resteingangsspitzen
bei 318 werden über
die Zerhackungsschaltung 204 demoduliert, um die demodulierten
Restspitzen bei 320 und das zweite Versatzsignal bei 322 zu
erzeugen. Die zweite Periode T2 ist länger als die erste Periode
T1 und es wird eine größere Anzahl
von Resteingangsspitzen bei der ersten Zerhackungsfrequenz bei 308 über die
gleiche Menge an Zeit erzeugt. Somit ist aufgrund der Anzahl von Resteingangsspitzen,
die über
die gleiche Zeit erzeugt werden, das erste Versatzsignal bei 316 größer als
das zweite Versatzsignal bei 322. Die Differenz bei 324 zwischen
dem ersten Versatzsignal bei 316 und dem zweiten Versatzsignal
bei 322 wird verwendet, um das Versatzkalibrierungssignal
zu bestimmen.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
beträgt
die erste Zerhackungsfrequenz bei 308 das Doppelte der zweiten
Zerhackungsfrequenz bei 310. In Betrieb bei der zweiten
Zerhackungsfrequenz bei 310 ist die Differenz bei 324 zwischen
dem ersten Versatzsignal bei 316 und dem zweiten Versatzsignal
bei 322 das Versatzkalibrierungssignal, das von den Ausgangssignalen
bei 228 abgezogen wird. In Betrieb bei der ersten Zerhackungsfrequenz
bei 308 wird das Zweifache der Differenz bei 324 von
den Ausgangssignalen bei 228 abgezogen.
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5 und 6 sind
Diagramme, die ein Ausführungsbeispiel
eines Sensorsystems 400 darstellen, das ein Restversatzkalibrierungssignal über positive
und negative Eingangssignale von einem Drehstrom-Hall-Sensor 402 bestimmt.
Das Sensorsystem 400 ist ein Vierphasen-Drehstrom-Hall-Sensorsystem.
Bei anderen Ausführungsbeispielen
weist das Sensorsystem 400 eine unterschiedliche Anzahl von
Phasen auf, wie beispielsweise zwei oder acht oder mehr Phasen.
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Das
Sensorsystem 400 umfasst den Drehstrom-Hall-Sensor 402,
eine Zerhackungsschaltung 404, ein digitales Tiefpassfilter 206,
einen Oszillator 408, einen Taktteiler 410 und
eine Steuerlogik 412. Der Hall-Sensor 402 ist
elektrisch mit der Zerhackungsschaltung 404 über Eingangssignalwege 414 und 416 gekoppelt.
Die Zerhackungsschaltung 404 ist elektrisch mit dem digitalen
Tiefpassfilter 406 über einen
Zerhackungssignalweg 418 gekoppelt. Der Oszillator 408 ist
elektrisch mit dem digitalen Tiefpassfilter 406 und dem
Taktteiler 410 über
einen Taktweg 420 gekoppelt. Der Taktteiler 410 ist
elektrisch mit dem Drehstrom-Hall-Sensor 402 über einen
Drehtaktweg 422 und mit der Zerhackungsschaltung 404 über einen Zerhackungstaktweg 424 gekoppelt.
Die Steuerlogik 412 ist elektrisch mit dem Hall-Sensor 402 und
anderen Schaltungen über
einen Steuerweg 426 gekoppelt.
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In
einem normalen Modus dreht sich der Hall-Sensor 402 durch
eine Sequenz von vier Phasen und liefert entweder positive Eingangssignale oder
negative Eingangssignale. Die Zerhackungsschaltung empfängt die
Eingangssignale und liefert ein zerhacktes Ausgangssignal an das
digitale Tiefpassfilter 406 über den Zerhackungssignalweg 418. Das
digitale Tiefpassfilter 406 empfängt das zerhackte Ausgangssignal
bei 418 und liefert Ausgangssignale bei 428. Das
digitale Tiefpassfilter liefert positive Ausgangssignale, die den
positiven Eingangssignalen entsprechen, oder negative Ausgangssignale,
die den negativen Eingangssignalen entsprechen.
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In
einem Restversatzkalibrierungsmodus dreht sich der Hall-Sensor 402 durch
eine erste Sequenz von vier Phasen und liefert positive Eingangssignale
und eine zweite Sequenz von vier Phasen und liefert negative Eingangssignale.
Die Zerhackungsschaltung 404 empfängt die positiven Eingangssignale
und die negativen Eingangssignale und liefert zerhackte Ausgangssignale
an das digitale Tiefpassfilter 406 über den Zerhackungssignalweg 418.
Das digitale Tiefpassfilter 406 liefert die Ausgangssignale
bei 428, wobei positive Ausgangssignale den positiven Eingangssignalen
entsprechen und negative Ausgangssignale den negativen Eingangssignalen
entsprechen. Ein Restversatzkalibrierungssignal wird über die
positiven Ausgangssignale und die negativen Ausgangssignale bestimmt.
Bei einem Ausführungsbeispiel
summiert ein Akkumulator die positiven Ausgangssignale und die negativen Ausgangssignale,
um das Restversatzkalibrierungssignal zu erhalten, wobei das Restversatzkalibrierungssignal
in einem normalen Modus verwendet wird, um die Ausgangssignale 428 zu
kalibrieren.
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Der
Oszillator 408 liefert ein Taktsignal an das digitale Tiefpassfilter 406 und
den Taktteiler 410 über
den Taktweg 420. Das digitale Tiefpassfilter 406 empfängt das
Taktsignal bei 420 und wird über dasselbe getaktet, um die
zerhackten Ausgangssignale bei 418 tiefpasszufiltern. Der
Taktteiler 410 empfängt das
Taktsignal bei 420 und teilt das Taktsignal, um das Drehtaktsignal
bei 422 und das Zerhackungstaktsignal bei 424 zu
liefern.
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Die
Steuerlogik 412 steuert den Normalmodus und den Restversatzkalibrierungsmodus
des Sensorsystems 400. Die Steuerlogik 412 liefert
Steuersignale an den Drehstrom-Hall-Sensor 402 und andere
Schaltungen über
den Steuerweg 426. Die Steuerlogik 412 liefert
ein Steuersignal, das als das Vorspannungsstromumkehrungssignal
bezeichnet wird, das den Vorspannungsstrom durch den Hall-Sensor 402 oder
die Drehrichtung des Hall-Sensors 402 invertiert bzw. umkehrt.
In dem Restversatzkalibrierungsmodus steuert die Steuerlogik 412 den Hall-Sensor 402,
um positive Eingangssignale und negative Eingangssignale an die
Zerhackungsschaltung 404 zu liefern. Bei einem Ausführungsbeispiel wird
der Restversatzkalibrierungsmodus bei Normalmodusoperationen aktiviert.
Bei einem Ausführungsbeispiel
wird der Restversatzkalibrierungsmodus zwischen Normalmodusoperationen
aktiviert. Bei einem Ausführungsbeispiel
wird der Restversatzkalibrierungsmodus bei einer Herstellung aktiviert.
Bei einem Ausführungsbeispiel
wird der Restversatzkalibrierungsmodus über eine externe Schaltung
aktiviert, wie beispielsweise einen Tester.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
wird der Restversatzkalibrierungsmodus bei einer ersten Temperatur,
um einen ersten Versatzkalibrierungswert zu erhalten, und bei einer
zweiten Temperatur aktiviert, um einen zweiten Versatzkalibrierungswert zu
erhalten. Nachfolgende Versatzkalibrierungswerte werden aus dem
ersten Versatzkalibrierungswert und dem zweiten Versatzkalibrierungswert
basierend auf der aktuellen Temperatur und der ersten Temperatur und
der zweiten Temperatur berechnet.
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5 ist
ein Diagramm, das das Sensorsystem 400 und eine erste Sequenz
von vier Phasen 400a, 400d darstellt. Das Sensorsystem 400 dreht sich
durch die erste Sequenz in einem Restversatzkalibrierungsmodus.
Bei einem Ausführungsbeispiel dreht
sich das Sensorsystem 400 durch die erste Sequenz auch
in einem Normalmodus.
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Die
erste Phase ist eine 0-Grad-Phase bei 400a, die zweite
Phase ist eine 90-Grad-Phase bei 400b, die dritte Phase
ist eine 270-Grad-Phase bei 400c und die vierte Phase ist
eine 180-Grad-Phase bei 400d. Das Sensorsystem 400 dreht
sich in der ersten Sequenz von der ersten Phase 400a zu
der zweiten Phase 400b, zu der dritten Phase 400c und zu
der vierten Phase 400d. Die Sequenz kann dann beginnend
mit der ersten Phase bei 400a wiederholt werden.
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In
der ersten Phase bei 400a empfängt der Drehstrom-Hall-Sensor 402 einen
Vorspannungsstrom über
eine Stromquelle 430, der durch den Drehstrom-Hall-Sensor 402 zu
einer Referenz, wie beispielsweise Masse, bei 432 fließt. Der
Vorspannungsstrom fließt
von dem oberen Ende bei 434 zu dem unteren Ende bei 436 des
Drehstrom-Hall-Sensors 402 und die erste Phase bei 400a wird
als eine 0-Grad-Phase bezeichnet. Die Eingangswege 414 und 416 sind
elektrisch mit der rechten Seite bei 438 bzw. der linken
Seite bei 440 des Drehstrom-Hall-Sensors 402 gekoppelt.
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Die
Zerhackungsschaltung 404 empfängt die Eingangssignale bei 414 und 416 und,
ohne die Eingänge
bei 442 oder die Ausgänge
bei 444 zu kreuzen, liefert die Zerhackungsschaltung 404 ein
zerhacktes Ausgangssignal bei 418. Das digitale Tiefpassfilter 406 empfängt das
zerhackte Ausgangssignal bei 418 und liefert Ausgangssignale
bei 428a. In den Ausgangssignalen bei 428a sind
Verstärkerversätze bei 446a,
Hall-Sensorversätze
bei 448a und Magnetfeldsignale bei 450a alle positiv.
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In
der zweiten Phase bei 400b empfängt der Drehstrom-Hall-Sensor 402 den
Vorspannungsstrom über
die Stromquelle 430, der durch den Drehstrom-Hall-Sensor 402 zu
der Referenz bei 432 fließt. Der Vorspannungsstrom fließt von der
rechten Seite bei 438 zu der linken Seite bei 440 und
die zweite Phase bei 400b wird als eine 90-Grad-Phase bezeichnet.
Die Eingangswege 414 und 416 sind elektrisch mit
dem oberen Ende bei 434 bzw. dem unteren Ende bei 436 gekoppelt.
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Die
Zerhackungsschaltung 404 empfängt die Eingangssignale bei 414 und 416.
Die Zerhackungsschaltung 404 kreuzt die Eingänge bei 442 nicht, aber
kreuzt die Ausgänge
bei 444, um das zerhackte Ausgangssignal bei 418 zu
liefern. Das digitale Tiefpassfilter 406 empfängt das
zerhackte Ausgangssignal bei 418 und liefert Ausgangssignale
bei 428b. In den Ausgangssignalen bei 428b sind
Verstärkerversätze bei 446b und
Hall-Sensorversätze bei 448b negativ
und sind Magnetfeidsignalwerte bei 450b positiv.
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In
der dritten Phase bei 400c empfängt der Drehstrom-Hall-Sensor 402 den
Vorspannungsstrom über
die Stromquelle 430, der durch den Drehstrom-Hall-Sensor 402 zu
der Referenz bei 432 fließt. Der Vorspannungsstrom fließt dann
von der linken Seite bei 440 zu der rechten Seite bei 438 und
die dritte Phase 400c wird als eine 270-Grad-Phase bezeichnet.
Die Eingangswege 414 und 416 sind elektrisch mit
dem oberen Ende bei 434 bzw. dem unteren Ende bei 436 gekoppelt.
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Die
Zerhackungsschaltung 404 empfängt die Eingangssignale bei 414 und 416.
Die Zerhackungsschaltung 404 kreuzt die Eingänge bei 442 und
die Ausgänge
bei 444, um das zerhackte Ausgangssignal bei 418 zu
liefern. Das digitale Tiefpassfilter 406 empfängt das
zerhackte Ausgangssignal bei 418 und liefert Ausgangssignale
bei 428c. In den Ausgangssignalen bei 428c sind
Verstärkerversätze bei 446c und
Hall-Sensorversätze
bei 448c negativ und sind Magnetfeldsignalwerte bei 450c negativ.
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In
der vierten Phase bei 400d empfängt der Drehstrom-Hall-Sensor 402 den
Vorspannungsstrom über
die Stromquelle 430, der durch den Drehstrom-Hall-Sensor 402 zu
der Referenz bei 432 fließt. Der Vorspannungsstrom fließt von dem
unteren Ende bei 436 zu dem oberen Ende bei 434 und
die vierte Phase bei 400d wird als eine 180-Grad-Phase
bezeichnet. Die Eingangswege 414 und 416 sind
elektrisch mit der rechten Seite bei 438 bzw. der linken Seite
bei 440 gekoppelt.
-
Die
Zerhackungsschaltung 404 empfängt die Eingangssignale bei 414 und 416.
Die Zerhackungsschaltung 404 kreuzt die Eingänge bei 442,
aber kreuzt die Ausgänge
bei 444 nicht, um das zerhackte Ausgangssignal bei 418 zu
liefern. Das digitale Tiefpassfilter 406 empfängt das
zerhackte Ausgangssignal bei 418 und liefert Ausgangssignale
bei 428d. In den Ausgangssignalen bei 428d sind
Verstärkerversätze bei 446d,
Hall-Sensorversätze bei 448d und Magnetfeldsignalwerte
bei 450d positiv.
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Falls
die Ausgangssignale bei 428a–428d summiert werden,
werden die Verstärkerversätze bei 446a–446d auf
etwa Null summiert und werden die Hall-Sensorversätze bei 448a–448d auf
etwa Null summiert. Die Magnetfeldsignale bei 450a–450d werden
auf einen positiven Signalwert summiert.
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6 ist
ein Diagramm, das das Sensorsystem 400 und eine zweite
Sequenz von vier Phasen 400e–400h darstellt. Das
Sensorsystem 400 dreht sich durch die zweite Sequenz in
dem Restversatzkalibrierungsmodus. Bei einem Ausführungsbeispiel dreht
sich das Sensorsystem 400 durch die zweite Sequenz auch
in dem normalen Modus.
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Die
erste Phase ist eine 180-Grad-Phase bei 400e, die zweite
Phase ist eine 270-Grad-Phase bei 400f, die dritte Phase
ist eine 90-Grad-Phase bei 400g und die vierte Phase ist
eine 0-Grad-Phase
bei 400h. Das Sensorsystem 400 dreht sich in der
zweiten Sequenz von der ersten Phase bei 400e zu der zweiten
Phase bei 400f, zu der dritten Phase bei 400g und
zu der vierten Phase bei 400h. Die Sequenz kann dann beginnend
mit der ersten Phase bei 400e wiederholt werden.
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In
der ersten Phase bei 400e empfängt der Drehstrom-Hall-Sensor 402 einen
Vorspannungsstrom über
die Stromquelle 430, der durch den Drehstrom-Hall-Sensor 402 zu
einer Referenz, wie beispielsweise Masse, bei 432 fließt. Der
Vorspannungsstrom fließt
von dem unteren Ende bei 436 zu dem oberen Ende bei 434 des
Drehstrom-Hall-Sensors 402 und die erste Phase bei 400e wird
als eine 180-Grad-Phase bezeichnet. Die Eingangswege 414 und 416 sind
elektrisch mit der rechten Seite bei 438 bzw. der linken
Seite bei 440 des Drehstrom-Hall-Sensors 402 gekoppelt.
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Die
Zerhackungsschaltung 404 empfängt die Eingangssignale bei 414 und 416 und,
ohne die Eingänge
bei 442 oder die Ausgänge
bei 444 zu kreuzen, liefert die Zerhackungsschaltung 404 ein
zerhacktes Ausgangssignal 418. Das digitale Tiefpassfilter 406 empfängt das
zerhackte Ausgangssignal bei 418 und liefert Ausgangssignale
bei 428e. In den Ausgangssignalen bei 428e sind
Verstärkerversätze bei 446e,
Hall-Sensorversätze
bei 448e und Magnetfeldsignale bei 450e alle negativ.
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In
der zweiten Phase bei 400f empfängt der Drehstrom-Hall-Sensor 402 den
Vorspannungsstrom über
die Stromquelle 430, der durch den Drehstrom-Hall-Sensor 402 zu
der Referenz bei 432 fließt. Der Vorspannungsstrom fließt von der
linken Seite bei 440 zu der rechten Seite bei 438 und
die zweite Phase bei 400f wird als eine 270-Grad-Phase
bezeichnet. Die Eingangswege 414 und 416 sind
elektrisch mit dem oberen Ende bei 434 bzw. dem unteren
Ende bei 436 gekoppelt.
-
Die
Zerhackungsschaltung 404 empfängt die Eingangssignale bei 414 und 416.
Die Zerhackungsschaltung 404 kreuzt die Eingänge bei 442 nicht, aber
kreuzt die Ausgänge
bei 444, um das zerhackte Ausgangssignal bei 418 zu
liefern. Das digitale Tiefpassfilter 406 empfängt das
zerhackte Ausgangssignal bei 418 und liefert Ausgangssignale
bei 428f. In den Ausgangssignalen bei 428f sind
Verstärkerversätze bei 446f und
Hall-Sensorversätze bei 448f positiv
und sind Magnetfeldsignalwerte bei 450f negativ.
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In
der dritten Phase bei 400g empfängt der Drehstrom-Hall-Sensor 402 den
Vorspannungsstrom über
die Stromquelle 430, der durch den Drehstrom-Hall-Sensor 402 zu
der Referenz bei 432 fließt. Der Vorspannungsstrom fließt von der
rechten Seite bei 438 zu der linken Seite bei 440 und
die dritte Phase bei 400g wird als eine 90-Grad-Phase bezeichnet. Die
Eingangswege 414 und 416 sind elektrisch mit dem
oberen Ende bei 434 bzw. dem unteren Ende bei 436 gekoppelt.
-
Die
Zerhackungsschaltung 404 empfängt die Eingangssignale bei 414 und 416.
Die Zerhackungsschaltung 404 kreuzt die Eingänge bei 442 und
die Ausgänge
bei 444, um das zerhackte Ausgangssignal bei 418 zu
liefern. Das digitale Tiefpassfilter 406 empfängt das
zerhackte Ausgangssignal bei 418 und liefert Ausgangssignale
bei 428g. In den Ausgangssignalen bei 428g sind
Verstärkerversätze bei 446g und
Hall-Sensorversätze
bei 448g positiv und sind Magnetfeldsignalwerte bei 450g negativ.
-
In
der vierten Phase bei 400h empfängt der Drehstrom-Hall-Sensor 402 den
Vorspannungsstrom über
die Stromquelle 430, der durch den Drehstrom-Hall-Sensor 402 zu
der Referenz bei 432 fließt. Der Vorspannungsstrom fließt von dem
oberen Ende bei 434 zu dem unteren Ende bei 436 und
die vierte Phase bei 400h wird als eine 0-Grad-Phase bezeichnet.
Die Eingangswege 414 und 416 sind elektrisch mit
der rechten Seite bei 438 bzw. der linken Seite bei 440 gekoppelt.
-
Die
Zerhackungsschaltung 404 empfängt die Eingangssignale bei 414 und 416.
Die Zerhackungsschaltung 404 kreuzt die Eingänge bei 442,
aber kreuzt die Ausgänge
bei 444 nicht, um das zerhackte Ausgangssignal bei 418 zu
liefern. Das digitale Tiefpassfilter 406 empfängt das
zerhackte Ausgangssignal bei 418 und liefert Ausgangssignale
bei 428h. In den Ausgangssignalen bei 428h sind
Verstärkerversätze bei 446h,
Hall-Sensorversätze bei 448h und Magnetfeldsignalwerte
bei 450h negativ.
-
Falls
die Ausgangssignale bei 428e–428h summiert werden,
werden die Verstärkerversätze bei 446e–446h auf
etwa Null summiert und werden die Hall-Sensorversätze bei 448e–448h auf
etwa Null summiert. Die Magnetfeldsignale bei 450e–450h werden
auf einen negativen Signalwert summiert.
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In
dem Restversatzkalibrierungsmodus dreht sich das Sensorsystem 400 durch
die erste Sequenz von vier Phasen 400a–400d und die zweite
Sequenz von vier Phasen 400e–400h. Ein Summieren
der Ausgangssignale 428a–428h, beispielsweise über einen
Akkumulator, führt
zu einem Signal, das der Restversatz ist, der für den Restversatzkalibrierungswert
verwendet wird. Bei einem Ausführungsbeispiel wird
das Restversatzkalibrierungssignal (werden die Restversatzkalibrierungssignale)
in einem EEPROM gespeichert und während Normalmodusoperationen verwendet.
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7 ist
ein Zeitdiagramm, das den Betrieb eines Ausführungsbeispiels des Sensorsystems 400 darstellt.
In dem Restversatzkalibrierungsmodus steuert die Steuerlogik 412 den
Hall-Sensor 402, um positive Eingangssignale und negative
Eingangssignale an die Zerhackungsschaltung 404 zu liefern.
Der Hall-Sensor 402 empfängt das Vorspannungsstromumkehrsignal
bei 500 von der Steuerlogik 412 und kehrt den
Vorspannungsstrom durch den Hall-Sensor 402 oder die Drehrichtung
des Hall-Sensors 402 basierend auf dem Vorspannungsstromumkehrsignal
bei 500 um.
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Der
Taktteiler 410 empfängt
das Taktsignal bei 420 und teilt das Taktsignal, um das
Zerhackungstaktsignal bei 502 zu liefern. Die Zerhackungsschaltung 404 empfängt das
Zerhackungstaktsignal bei 502 und erzeugt die Resteingangsspitzen
bei 504, die über
die Zerhackungsschaltung 404 demoduliert werden, um demodulierte
Restspitzen bei 506 zu liefern.
-
Das
Sensorsystem 400 liefert positive Eingangssignale. und
negative Eingangssignale in dem Restversatzkalibrierungsmodus. Das
digitale Tiefpassfilter 406 liefert die Ausgangssignale
bei 428, wobei positive Ausgangssignale den positiven Eingangssignalen
entsprechen und negative Ausgangssignale den negativen Eingangssignalen
entsprechen. Ein Restversatzkalibrierungssignal wird über die
positiven Ausgangssignale und die negativen Ausgangssignale bestimmt.
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In
Betrieb liefert die Steuerlogik 412 ein niedriges Vorspannungsstromumkehrsignal
bei 508 und empfängt
der Hall-Sensor 402 das niedrige Vorspannungsstromumkehrsignal
bei 408 und liefert positive Eingangssignale. Die Zerhackungsschaltung 404 empfängt das
Zerhackungstaktsignal bei 502, das eine Periode T1 aufweist,
und liefert zwei Resteingangsspitzen bei 504 pro Taktperiode
T1. Die Zerhackungsschaltung 404 liefert die demodulierten
Restspitzen bei 506, was das Restversatzsignal bei 510 erzeugt.
Das digitale Tiefpassfilter liefert das positive Ausgangssignal
bei 512, das den positiven Eingangssignalen von dem Hall-Sensor 402 entspricht.
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Als
nächstes
liefert die Steuerlogik 412 ein hohes Vorspannungsstromumkehrsignal
bei 514 und empfängt
der Hall-Sensor 402 das hohe Vorspannungsstromumkehrsignal
bei 514 und liefert negative Eingangssignale. Die Zerhackungsschaltung 404 empfängt das
Zerhackungstaktsignal bei 502 und liefert zwei Resteingangsspitzen
bei 504 pro Taktperiode T1. Ferner liefert die Zerhackungsschaltung 404 die
demodulierten Restspitzen bei 506, was das Restversatzsignal
bei 510 erzeugt. Das digitale Tiefpassfilter liefert das
negative Ausgangssignal bei 516, das den negativen Eingangssignalen
von dem Hall-Sensor 402 entspricht.
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Ein
Restversatzkalibrierungssignal wird über das Restversatzsignal bei 510 und
die positiven und negativen Ausgangssignale bei 512 und 516 bestimmt.
Bei einem Ausführungsbeispiel
summiert ein Akkumulator das Restversatzsignal bei 510 und
die positiven und negativen Ausgangssignale bei 512 und 516,
um das Restversatzkalibrierungssignal zu erhalten, wobei das Restversatzkalibrierungssignal in
einem Normalmodus verwendet wird, um die Ausgangssignale 428 zu
kalibrieren.
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8 ist ein Diagramm, das ein Ausführungsbeispiel
eines Drehstrom-Hall-Sensors 402 darstellt, der positive
Eingangssignale über
einen Vorspannungsstrom und negative Eingangssignale über ein
Invertieren des Vorspannungsstroms liefert. Der Hall-Sensor 402 umfasst
eine Stromquelle 430, eine Referenz 432, ein Hall-Erfassungselement 460, eine
Drehschaltung 462 und eine Vorspannungsstromversorgungsschaltung 464.
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Die
Drehschaltung 462 umfasst einen oberen Drehschalter 462a,
einen unteren Drehschalter 462b und vier Ausgangswege 470a–470d.
Der obere Drehschalter 462a umfasst einen Eingang 466 und der
untere Drehschalter umfasst einen Eingang 468. Der erste
Ausgangsweg 470a ist elektrisch mit dem oberen Ende bei 434 des
Hall-Erfassungselements 460 gekoppelt, der zweite Ausgangsweg 470b ist elektrisch
mit der rechten Seite bei 438 des Hall-Erfassungselements 460 gekoppelt,
der dritte Ausgangsweg 470c ist elektrisch mit der linken
Seite bei 440 des Hall-Erfassungselements 460 gekoppelt
und der vierte Ausgangsweg 470d ist elektrisch mit dem unteren
Ende bei 436 des Hall-Erfassungselements 460 gekoppelt.
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Der
obere Drehschalter 462a und der untere Drehschalter 462b sind
elektrisch mit den vier Ausgangswegen 470a–470d gekoppelt.
Ein erster Ausgang des oberen Drehschalters 462a ist elektrisch mit
einem vierten Ausgang des zweiten Drehschalters 462b über den
ersten Ausgangsweg 470a gekoppelt. Ein zweiter Ausgang
des oberen Drehschalters 462a ist elektrisch mit einem
dritten Ausgang des zweiten Drehschalters 462b über den
zweiten Ausgangsweg 470b gekoppelt. Ein dritter Ausgang
des oberen Drehschalters 462a ist elektrisch mit einem zweiten
Ausgang des zweiten Drehschalters 462b über den dritten Ausgangsweg 470c gekoppelt
und ein vierter Ausgang des oberen Drehschalters 462a ist
elektrisch mit einem ersten Ausgang des zweiten Drehschalters 462b über den
vierten Ausgangsweg 470d gekoppelt.
-
Die
Vorspannungsstromversorgungsschaltung 464 umfasst einen
oberen Vorspannungsstromschalter 464a, einen unteren Vorspannungsstromschalter 464b und
zwei Vorspannungsstromwege 472a und 472b. Ein
Ende des oberen Vorspannungsstromschalters 464a ist elektrisch
mit der Stromquelle 430 gekoppelt und ein Ende des unteren
Vorspannungsstromschalters 464b ist elektrisch mit der
Referenz 432 gekoppelt. Der obere Vorspannungsstromschalter 464a und
der untere Vorspannungsstromschalter 464b sind elektrisch
mit den zwei Vorspannungsstromwegen 472a und 472b gekoppelt.
Ein erster Ausgang des oberen Vorspannungsstromschalters 464a ist
elektrisch mit einem zweiten Ausgang des unteren Vorspannungsstromschalter 464b über den
Vorspannungsstromweg 472a gekoppelt. Ein zweiter Ausgang
des oberen Vorspannungsstromschalters 464a ist elektrisch
mit einem ersten Ausgang des unteren Vorspannungsstromschalters 464b über den
Vorspannungsstromweg 472b gekoppelt.
-
In
Betrieb steuert die Steuerlogik 412 den oberen und den
unteren Vorspannungsstromschalter 464a und 464b,
um einen Vorspannungsstrom für
positive Eingangssignale und einen invertierten Vorspannungsstrom
für negative
Eingangssignale zu liefern. Das Ergebnis sind zwei Drehfrequenzen.
Positive Eingangssignale werden über
eine erste Drehsequenz geliefert, die mit einer 0-Grad-Phase beginnt, zu
einer 90-Grad-Phase, zu einer 270-Grad-Phase, zu einer 180-Grad-Phase,
wie es in
-
5 gezeigt
ist. Negative Eingangssignale werden über eine zweite Drehsequenz
geliefert, die mit einer 180-Grad-Phase beginnt, zu einer 270-Grad-Phase,
zu einer 90-Grad-Phase, zu einer 0-Grad-Phase, wie es in 6 gezeigt
ist.
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Um
einen Vorspannungsstrom und die erste Drehsequenz zu liefern, werden
der obere und der untere Vorspannungsstromschalter 464a und 464b nach
links geschaltet, derart, dass der obere Vorspannungsstromschalter 464a einen
Strom von der Stromquelle 430 an den Eingang des oberen
Drehschalters 462a liefert und der untere Vorspannungsstromschalter 464b den
Eingang des unteren Drehschalters 462b mit der Referenz
bei 432 verbindet.
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Die
Drehschaltung 462 dreht den oberen Drehschalter 462a und
den unteren Drehschalter 462b von links nach rechts, derart,
dass der Vorspannungsstrom in der Drehsequenz von der 0-Grad-Phase zu der 90-Grad-Phase,
zu der 270-Grad-Phase, zu der 180-Grad-Phase rotiert. Wobei in der
0-Grad-Phase der Vorspannungsstrom von dem oberen Ende bei 434 zu
dem unteren Ende bei 436 des Hall-Erfassungselements 460 fließt. In der 90-Grad-Phase
fließt
der Vorspannungsstrom von der rechten Seite bei 438 zu
der linken Seite bei 440 des Hall-Erfassungselements 460. In
der 270-Grad-Phase fließt
der Vorspannungsstrom von der linken Seite bei 440 zu der
rechten Seite bei 438 des Hall-Erfassungselements 460 und
in der 180-Grad-Phase
fließt
der Vorspannungsstrom von dem unteren Ende bei 436 zu dem
oberen Ende bei 434 des Hall-Erfassungselements 460.
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Um
einen umgekehrten bzw. invertierten Vorspannungsstrom und die zweite
Drehsequenz zu liefern, werden der obere und der untere Vorspannungsstromschalter 464a und 464b nach
rechts geschaltet, derart, dass der obere Vorspannungsstromschalter 464 einen
Strom von der Stromquelle 430 an den Eingang des unteren
Drehschalters 462b liefert und der untere Vorspan nungsstromschalter 464b den
Eingang des oberen Drehschalters 462a mit der Referenz
bei 432 verbindet.
-
Die
Drehschaltung 462 dreht den oberen Drehschalter 462a und
den unteren Drehschalter 462b von links nach rechts, derart,
dass der Vorspannungsstrom in der Drehsequenz von der 180-Grad-Phase zu der
270-Grad-Phase, zu der 90-Grad-Phase, zu der 0-Grad-Phase rotiert.
In der 180-Grad-Phase fließt
der Vorspannungsstrom von dem unteren Ende bei 436 zu dem
oberen Ende bei 434. In der 270-Grad-Phase fließt der Vorspannungsstrom
von der linken Seite bei 440 zu der rechten Seite bei 438.
In der 90-Grad-Phase fließt
der Vorspannungsstrom von der rechten Seite bei 438 zu
der linken Seite bei 440. In der 0-Grad-Phase fließt der Vorspannungsstrom
von dem oberen Ende bei 434 zu dem unteren Ende bei 436.
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9A und 9B sind
Diagramme, die ein Ausführungsbeispiel
eines Drehstrom-Hall-Sensors 500 darstellen, der positive
Eingangssignale über
ein Drehen in eine erste Drehrichtung und negative Eingangssignale über ein
Drehen in eine zweite Drehrichtung liefert. Der Hall-Sensor 500 umfasst
eine Stromquelle 502, eine Referenz 504, ein Hall-Erfassungselement 506 und
eine Zweirichtungsdrehschaltung 508. Bei einem Ausführungsbeispiel
umfasst das Sensorsystem 400 von 5 und 6 den Hall-Sensor 500 anstelle
des Hall-Sensors 402.
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Die
Drehschaltung 508 umfasst einen oberen Drehschalter 508a,
einen unteren Drehschalter 508b und vier Ausgangswege 510a–510d.
Der obere Drehschalter 508a umfasst einen Eingang 512 und der
untere Drehschalter 508b umfasst einen Eingang 514.
Der Eingang 512 des oberen Drehschalters 508a ist
elektrisch mit der Stromquelle 502 gekoppelt und der Eingang 514 des
unteren Drehschalters 508b ist elektrisch mit der Referenz 504 gekoppelt. Der
erste Ausgangsweg 510a ist elektrisch mit dem oberen Ende
bei 416 des Hall-Erfassungselements 506 gekoppelt,
der zweite Ausgangsweg 510b ist elektrisch mit der rechten
Seite bei 518 des Hall-Erfassungselements 506 gekop gelt,
der dritte Ausgangsweg 510c ist elektrisch mit der linken
Seite bei 520 des Hall-Erfassungselements 506 gekoppelt
und der vierte Ausgangsweg 510d ist elektrisch mit dem unteren
Ende bei 522 des Hall-Erfassungselements 506 gekoppelt.
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Der
obere Drehschalter 508a und der untere Drehschalter 508b sind
elektrisch mit den vier Ausgangswegen 510a–510d gekoppelt.
Ein erster Ausgang des Drehschalters 508a ist elektrisch
mit einem vierten Ausgang des zweiten Drehschalters 508b über den
ersten Ausgangsweg 510a gekoppelt. Ein zweiter Ausgang
des Drehschalters 508a ist elektrisch mit einem dritten
Ausgang des zweiten Drehschalters 508b über den zweiten Ausgangsweg 510b gekoppelt.
Ein dritter Ausgang des oberen Drehschalters 508a ist elektrisch
mit einem zweiten Ausgang des Drehschalters 508b über den
dritten Ausgangsweg 510c gekoppelt und ein vierter Ausgang des
Drehschalters 508a ist elektrisch mit einem ersten Ausgang
des zweiten Drehschalters 508b über den vierten Ausgangsweg 510d gekoppelt.
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In
Betrieb steuert die Steuerlogik, wie beispielsweise die Steuerlogik 412,
den oberen und den unteren Drehschalter 508a und 508b,
um eine erste Drehsequenz für
positive Eingangssignale und eine zweite Drehsequenz für negative
Eingangssignale zu liefern. Positive Eingangssignale werden über eine erste
Drehsequenz geliefert, die mit einer 0-Grad-Phase beginnt, zu einer
90-Grad-Phase, zu einer 270-Grad-Phase, zu einer 180-Grad-Phase, wie es
in 5 gezeigt ist. Negative Eingangssignale werden über eine
zweite Drehsequenz geliefert, die mit einer 180-Grad-Phase beginnt,
zu einer 270-Grad-Phase, zu einer 90-Grad-Phase, zu einer 0-Grad-Phase,
wie es in 6 gezeigt ist.
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9A ist
ein Diagramm, das den Drehstrom-Hall-Sensor 500 darstellt,
der sich in die erste Drehrichtung dreht. Um die erste Drehsequenz
zu liefern, dreht die Drehschaltung 508 den oberen Drehschalter 508a und
den unteren Drehschalter 508b von links nach rechts, derart,
dass der Vorspannungsstrom in der Drehsequenz von der 0-Grad-Phase,
zu der 90-Grad-Phase, zu der 270-Grad-Phase, zu der 180-Grad-Phase
rotiert. Wobei in der 0-Grad-Phase der Vorspannungsstrom von dem
oberen Ende bei 516 zu dem unteren Ende bei 522 des
Hall-Erfassungselements 506 fließt. In der 90-Grad-Phase
fließt
der Vorspannungsstrom von der rechten Seite bei 518 zu
der linken Seite bei 520 des Hall-Erfassungselements 506.
In der 270-Grad-Phase fließt
der Vorspannungsstrom von der linken Seite bei 520 zu der
rechten Seite bei 518 des Hall-Erfassungselements 506 und
in der 180-Grad-Phase fließt
der Vorspannungsstrom von dem unteren Ende bei 522 zu dem
oberen Ende bei 516 des Hall-Erfassungselements 506.
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9B ist
ein Diagramm, das den Drehstrom-Hall-Sensor 500 darstellt,
der sich in die zweite Drehrichtung dreht, die die Inverse der ersten
Drehrichtung ist. Um die zweite Drehsequenz zu liefern, dreht die
Drehschaltung 508 den oberen Drehschalter 508a und
den unteren Drehschalter 508b von rechts nach links, derart,
dass der Vorspannungsstrom in der Drehsequenz von der 180-Grad-Phase zu
der 270-Grad-Phase, zu der 90-Grad-Phase, zu der 0-Grad-Phase rotiert.
In er 180-Grad-Phase
fließt der
Vorspannungsstrom von dem unteren Ende bei 522 zu dem oberen
Ende bei 516. In der 270-Grad-Phase fließt der Vorspannungsstrom
von der linken Seite bei 520 zu der rechten Seite bei 518. Inder
90-Grad-Phase fließt
der Vorspannungsstrom von der rechten Seite 518 zu der
linken Seite bei 520. In der 0-Grad-Phase fließt der Vorspannungsstrom von
dem oberen Ende bei 516 zu dem unteren Ende bei 522.
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10 ist
ein Diagramm, das ein Ausführungsbeispiel
eines Sensorsystems 600 darstellt, das ein Restversatzkalibrierungssignal über zumindest eine
Nullvorspannungsphase bestimmt. Das Sensorsystem 600 ist
ein Drehstrom-Hall-Sensorsystem
mit vier Phasen mit einem Vorspannungsstrom und zwei Nullvorspannungsphasen
ohne Vorspannungsstrom. Bei einem Ausführungsbeispiel weist das Sensorsystem 600 eine
unterschiedliche Anzahl von Nullvorspannungsphasen auf, wie beispielsweise
eine oder mehr als zwei Nullvorspannungsphasen. Bei anderen Ausführungsbeispielen
weist das Sensorsystem 600 eine unterschiedliche Anzahl
von Phasen auf. Das Sensorsystem 600 umfasst einen Drehstrom-Hall-Sensor 602,
eine Zerhackungsschaltung 604, ein digitales Tiefpassfilter 606,
einen Oszillator 608, einen Taktteiler 610 und
eine Steuerlogik 612. Der Hall-Sensor 602 ist
elektrisch mit der Zerhackungsschaltung 604 über Eingangssignalwege 614 und 616 gekoppelt.
Die Zerhackungsschaltung 604 ist elektrisch mit dem digitalen
Tiefpassfilter 606 über einen
Zerhackungssignalweg 618 gekoppelt. Der Oszillator 608 ist
elektrisch mit dem digitalen Tiefpassfilter 606 und dem
Taktteiler 610 über
einen Taktweg 620 gekoppelt. Der Taktteiler 610 ist
elektrisch mit dem Drehstrom-Hall-Sensor 602 über einen
Drehtaktweg 622 und mit der Zerhackungsschaltung 604 über einen
Zerhackungstaktweg 624 gekoppelt. Die Steuerlogik 612 ist
elektrisch mit dem Hall-Sensor 602 und anderen Schaltungen über einen
Steuerweg 626 gekoppelt.
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In
einem normalen Modus dreht sich der Hall-Sensor 602 durch
eine Sequenz von vier Phasen 600a–600d und liefert
Eingangssignale. Die Zerhackungsschaltung empfängt die Eingangssignale und
liefert ein zerhacktes Ausgangssignal an das digitale Tiefpassfilter 606 über den
Zerhackungssignalweg 618. Das digitale Tiefpassfilter 606 empfängt das
zerhackte Ausgangssignal bei 618 und liefert Ausgangssignale
bei 628, die den Eingangssignalen entsprechen.
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In
einem Restversatzkalibrierungsmodus dreht sich der Hall-Sensor 602 durch
zwei Nullvorspannungsphasen 600e und 600f, wobei
kein Vorspannungsstrom an den Hall-Sensor 602 geliefert wird.
Optional sind die Eingangswege bei 614 und 616 miteinander
kurzgeschlossen und/oder ist ein Ersatzwiderstand zwischen den Eingangswegen
bei 614 und 616 während der zwei Nullvorspannungsphasen 600e und 600f hinzugefügt. Der
Hall- Sensor 602 dreht
sich durch die Nullvorspannungsphasen 600e und 600f und
liefert Eingangssignale. Die Zerhackungsschaltung empfängt die
Eingangssignale und liefert ein zerhacktes Ausgangssignal an das
digitale Tiefpassfilter 606, das das zerhackte Ausgangssignal
bei 618 empfängt
und Ausgangssignale bei 628 liefert, die Restversätzen von
Verstärkern, der
Zerhackungsschaltung 604 einschließlich der Zerhackungsschalter,
und Drehschaltern entsprechen. Das Sensorsystem 600 misst
die Restversätze und
bestimmt ein Restversatzkalibrierungssignal. Bei einem Ausführungsbeispiel
misst das Sensorsystem 600 die Impedanz des Hall-Sensors 602 während der zwei
Null-Vorspannungsphasen 600e und 600f. Bei anderen
Ausführungsbeispielen
dreht sich das Sensorsystem 600 durch die vier Phasen 600a–600d und die
zwei Nullvorspannungsphasen 600e–600f während des
Restversatzkalibrierungsmodus.
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Der
Oszillator 608 liefert ein Taktsignal an das digitale Tiefpassfilter 606 und
den Taktteiler 610 über
den Taktweg 620. Das digitale Tiefpassfilter 606 empfängt das
Taktsignal bei 620 und wird durch dasselbe getaktet, um
das zerhackte Ausgangssignal bei 618 tiefpasszufiltern.
Der Taktteiler 610 empfängt
das Taktsignal bei 620 und teilt das Taktsignal, um das Drehtaktsignal
bei 622 und das Zerhackungstaktsignal bei 624 zu
liefern.
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Die
Steuerlogik 612 steuert den Normalmodus und den Restversatzkalibrierungsmodus
des Sensorsystems 600. Die Steuerlogik 612 liefert
Steuersignale an den Drehstrom-Hall-Sensor 602 und andere
Schaltungen über
einen Steuerweg 626. Die Steuerlogik 612 liefert
ein Steuersignal, das als das Restversatzkalibrierungssignal bezeichnet
wird, das den Restversatzkalibrierungsmodus aktiviert. Bei einem
Ausführungsbeispiel
wird der Restversatzkalibrierungsmodus bei Normalmodusoperationen
aktiviert. Bei einem Ausführungsbeispiel
wird der Restversatzkalibrierungsmodus zwischen Normalmodusoperationen
aktiviert. Bei einem Ausführungsbeispiel wird
der Restversatzkalibrierungsmodus bei einer Herstellung akti viert.
Bei einem Ausführungsbeispiel wird
der Restversatzkalibrierungsmodus über eine externe Schaltung
aktiviert, wie beispielsweise einen Tester.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
wird der Restversatzkalibrierungsmodus bei einer ersten Temperatur,
um einen ersten Versatzkalibrierungswert zu erhalten, und bei einer
zweiten Temperatur aktiviert, um einen zweiten Versatzkalibrierungswert zu
erhalten. Nachfolgende Versatzkalibrierungswerte werden aus dem
ersten Versatzkalibrierungswert und dem zweiten Versatzkalibrierungswert
basierend auf der aktuellen Temperatur und der ersten Temperatur und
der zweiten Temperatur berechnet.
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Das
Sensorsystem 600 dreht sich durch die vier Phasen 600a–600d in
einem Normalmodus und durch die zwei Nullvorspannungsphasen 600e und 600f in
dem Restversatzkalibrierungsmodus. Bei einem Ausführungsbeispiel
dreht sich das Sensorsystem 600 durch die vier Phasen 600a–600d und
die zwei Nullvorspannungsphasen 600e und 600f in
dem Restversatzkalibrierungsmodus.
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Bei
den vier Phasen ist die erste Phase eine 0-Grad-Phase bei 600a,
ist die zweite Phase eine 90-Grad-Phase bei 600b, ist die
dritte Phase eine 270-Grad-Phase bei 600c und ist die vierte
Phase eine 180-Grad-Phase bei 600d. Das Sensorsystem 600 dreht
sich von der ersten Phase bei 600a zu der zweiten Phase
bei 600b, zu der dritten Phase bei 600c und zu
der vierten Phase bei 600d. Die Sequenz kann dann beginnend
mit der ersten Phase bei 600a wiederholt werden.
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In
der ersten Phase bei 600a empfängt der Drehstrom-Hall-Sensor 602 einen
Vorspannungsstrom über
eine Stromquelle 630, der durch den Drehstrom-Hall-Sensor 602 zu
einer Referenz, wie beispielsweise Masse, bei 632 fließt. Der
Vorspannungsstrom fließt
von dem oberen Ende bei 634 zu dem unteren Ende bei 636 des
Drehstrom-Hall-Sensors 602 und die erste Phase bei 600a wird
als eine 0-Grad-Phase bezeichnet. Die Eingangswege 614 und 616 sind
elektrisch mit der rechten Seite bei 638 bzw. der linken
Seite bei 640 des Drehstrom-Hall-Sensors 602 gekoppelt.
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Die
Zerhackungsschaltung 604 empfängt die Eingangssignale bei 614 und 616 und,
ohne die Eingänge
bei 642 oder die Ausgänge
bei 644 zu kreuzen, liefert die Zerhackungsschaltung 604 ein
zerhacktes Ausgangssignal bei 618. Das digitale Tiefpassfilter 606 empfängt das
zerhackte Ausgangssignal bei 618 und liefert Ausgangssignale
bei 628a. In den Ausgangssignalen bei 628a sind
Verstärkerversätze bei 646a,
Hall-Sensorversätze
bei 648a und Magnetfeldsignale bei 650a alle positiv.
-
In
der zweiten Phase bei 600b empfängt der Drehstrom-Hall-Sensor 602 den
Vorspannungsstrom über
eine Stromquelle 630, der durch den Drehstrom-Hall-Sensor 602 zu
der Referenz bei 632 fließt. Der Vorspannungsstrom fließt von der
rechten Seite bei 638 zu der linken Seite bei 640 und
die zweite Phase bei 600b wird als eine 90-Grad-Phase bezeichnet.
Die Eingangswege 614 und 616 sind elektrisch mit
dem oberen Ende bei 634 bzw. dem unteren Ende bei 636 gekoppelt.
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Die
Zerhackungsschaltung 604 empfängt die Eingangssignale bei 614 und 616.
Die Zerhackungsschaltung 604 kreuzt die Eingänge bei 642 nicht, aber
kreuzt die Ausgänge
bei 644, um das zerhackte Ausgangssignal bei 618 zu
liefern. Das digitale Tiefpassfilter 606 empfängt das
zerhackte Ausgangssignal bei 618 und liefert Ausgangssignale
bei 628b. In den Ausgangssignalen bei 628b sind
Verstärkerversätze bei 646b und
Hall-Sensorversätze bei 648b negativ
und sind Magnetfeldsignalwerte bei 650b positiv.
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In
der dritten Phase bei 600c empfängt der Drehstrom-Hall-Sensor 602 den
Vorspannungsstrom über
die Stromquelle 630, der durch den Drehstrom-Hall-Sensor 602 zu
der Referenz bei 632 fließt. Der Vorspannungsstrom fließt von der
linken Seite bei 640 zu der rechten Seite bei 638 und
die dritte Phase bei 600c wird als eine 270-Grad-Phase
bezeichnet. Die Eingangswege 614 und 616 sind
elektrisch mit dem oberen Ende bei 634 bzw. dem unteren
Ende bei 636 gekoppelt.
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Die
Zerhackungsschaltung 604 empfängt die Eingangssignale bei 614 und 616.
Die Zerhackungsschaltung 604 kreuzt die Eingänge bei 642 und
die Ausgänge
bei 644, um das zerhackte Ausgangssignal bei 618 zu
liefern. Das digitale Tiefpassfilter 606 empfängt das
zerhackte Ausgangssignal bei 618 und liefert Ausgangssignale
bei 628c. In den Ausgangssignalen bei 628c sind
Verstärkerversätze bei 646c und
Hall-Sensorversätze
bei 648c negativ und sind Magnetfeldsignalwerte bei 650c positiv.
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In
der vierten Phase bei 600c empfängt der Drehstrom-Hall-Sensor 602 den
Vorspannungsstrom über
die Stromquelle 630, der durch den Drehstrom-Hall-Sensor 602 zu
der Referenz bei 632 fließt. Der Vorspannungsstrom fließt von dem
unteren Ende bei 636 zu dem oberen Ende bei 634 und
die vierte Phase bei 600d wird als eine 180-Grad-Phase
bezeichnet. Die Eingangswege 614 und 616 sind
elektrisch mit der rechten Seite bei 638 bzw. der linken Seite
bei 640 gekoppelt.
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Die
Zerhackungsschaltung 604 empfängt die Eingangssignale bei 614 und 616.
Die Zerhackungsschaltung 604 kreuzt die Eingänge bei 642,
aber kreuzt die Ausgänge
bei 644 nicht, um das zerhackte Ausgangssignal bei 618 zu
liefern. Das digitale Tiefpassfilter 606 empfängt das
zerhackte Ausgangssignal bei 618 und liefert Ausgangssignale
bei 628d. In den Ausgangssignalen bei 628d sind
Verstärkerversätze bei 646d,
Hall-Sensorversätze bei 648d und Magnetfeldsignalwerte
bei 650d positiv.
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Falls
die Ausgangssignal bei 628a–628d summiert werden,
werden die Verstärkerversätze bei 646a–646d auf
etwa Null summiert und werden die Hall-Sensorversätze bei 648a–648d auf etwa
Null summiert. Die Magnetfeldsignalwerte bei 650a–650d werden
auf einen positiven Signalwert summiert.
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In
den Nullvorspannungsphasen 600e und 600f fließt kein
Vorspannungsstrom durch den Hall-Sensor 602. Das Sensorsystem 600 dreht
sich von der fünften
Phase bei 600e zu der sechsten Phase bei 600f.
Diese Sequenz kann dann beginnend mit der fünften Phase bei 600e wiederholt
werden.
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In
der fünften
Phase bei 600e sind die Eingangswege 614 und 616 elektrisch
mit dem oberen Ende bei 634 bzw. dem unteren Ende bei 636 gekoppelt.
Die Zerhackungsschaltung 604 empfängt die Eingangssignale bei 614 und 616.
Die Zerhackungsschaltung 604 kreuzt die Eingänge bei 642 und
die Ausgänge
bei 644, um das zerhackte Ausgangssignal bei 618 zu
liefern. Das digitale Tiefpassfilter 606 empfängt das
zerhackte Ausgangssignal bei 618 und liefert Ausgangssignale
bei 628e. In den Ausgangssignalen 628e sind Verstärkerversätze bei 646e positiv und
negativ.
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In
der sechsten Phase bei 600f sind die Eingangswege 614 und 616 elektrisch
mit der rechten Seite bei 638 bzw. der linken Seite bei 640 gekoppelt. Die
Zerhackungsschaltung 604 empfängt die Eingangssignale bei 614 und 616.
Die Zerhackungsschaltung 604 kreuzt die Eingänge bei 642 und
die Ausgänge
bei 644, um das zerhackte Ausgangssignal bei 618 zu
liefern. Das digitale Tiefpassfilter 606 empfängt das
zerhackte Ausgangssignal bei 618 und liefert Ausgangssignale
bei 628f. In den Ausgangssignalen 628f sind Verstärkerversätze bei 646f positiv und
negativ.
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In
dem Restversatzkalibrierungsmodus dreht sich der Hall-Sensor 602 durch
die zwei Nullvorspannungsphasen 600e und 600f.
Optional sind die Eingangswege bei 614 und 616 miteinander
kurzgeschlossen und/oder ist ein Ersatzwiderstand zwischen den Eingangswegen
bei 614 und 616 während der zwei Nullvorspannungsphasen 600e und 600f hinzugefügt. Das
Sensor system 600 misst die Restversätze und bestimmt ein Restversatzkalibrierungssignal.
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Obwohl
hierin spezifische Ausführungsbeispiele
dargestellt und beschrieben wurden, ist es Durchschnittfachleuten
auf dem Gebiet ersichtlich, dass eine Vielfalt anderer und/oder äquivalenter
Implementierungen die gezeigten und beschriebenen spezifischen Ausführungsbeispiele
ersetzen kann, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung
abzuweichen. Diese Anmeldung soll jegliche Adaptionen oder Variationen
der spezifischen Ausführungsbeispiele
abdecken, die hierin erörtert
sind. Deshalb ist beabsichtigt, dass diese Erfindung lediglich durch
die Ansprüche
und die Äquivalente
derselben begrenzt sein soll.