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Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltung, insbesondere für einen Umdrehungszähler.
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Aus der
DE 10 2010 010 893 A1 ist eine elektrische Schaltung für einen Umdrehungszähler bekannt, die ein Sensorelement mit einem rautenförmigen, eine Spirale bildenden Streifen aufweist. Der Streifen besitzt einen Schichtaufbau, bei dem aufeinanderfolgend mindestens eine weichmagnetische Schicht, eine unmagnetische Schicht und eine hartmagnetische Schicht vorhanden sind. Die weichmagnetische Schicht bildet dabei eine Sensorschicht und die hartmagnetische Schicht bildet eine Referenzschicht.
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Aufgrund des Schichtaufbaus des Streifens führt ein sich an dem Sensorelement vorbeibewegender bzw. sich drehender Magnet zu Veränderungen in der Sensorschicht, nicht jedoch in der Referenzschicht. In der Sensorschicht entsteht eine sogenannte Domänenwand, die in den Streifen hineinläuft und dort jeweils zwei Bereiche voneinander trennt, deren Magnetisierung um 180 Grad zueinander gedreht ist. Ein mehrmaliges Vorbeibewegen bzw. Drehen des Magneten führt zu mehreren derartigen Domänenwänden, die in den spiralförmigen Streifen hinein wandern. Dies stellt ein Speichern der Domänenwände in dem Streifen und damit in dem Sensorelement dar.
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Die vorstehend erläuterte Erzeugung und Speicherung der Domänenwände in dem Sensorelement erfolgt dabei ohne eine Energieversorgung.
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Zum Ermitteln der Anzahl der in dem Steifen abgespeicherten Domänenwände wird der sogenannte GMR- oder TMR-Effekt (GMR = giant magneto resistance, TMR = tunnel magneto resistance) ausgenutzt. Danach unterscheidet sich der Widerstand eines Abschnitts des rautenförmigen Streifens in Abhängigkeit davon, ob in dem Abschnitt eine Domänenwand vorhanden ist oder nicht. Mit Hilfe einer Messung des Gesamtwiderstands des Streifens kann somit die Anzahl der vorhandenen Domänenwände und damit die Anzahl der Umdrehungen des sich vorbeibewegenden bzw. drehenden Magneten ermittelt werden.
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Aus der
DE 10 2008 037 975 A1 ist eine elektrische Schaltung für einen Umdrehungszähler bekannt, die ein Sensorelement mit einem eine geschlossene Schleife bildenden Streifen aufweist, der mit in das Innere der Schleife gerichteten Spitzen versehen ist. Von der Schleife werden mehrere aufeinanderfolgende Widerstände gebildet. Der Schichtaufbau des Streifens sowie die Funktionsweise des Sensorelements sind dabei vergleichbar zu den vorstehenden Erläuterungen ausgebildet.
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Werden die bekannten elektrischen Schaltungen beispielsweise auf einem integrierten Halbleiterchip realisiert, so sind hierzu häufig viele Anschlussflächen auf dem Chip erforderlich, um die Schaltung nach außen zu verbinden.
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Weiterer Stand der Technik ist aus der
DE 10 2008 063 226 A1 , der
US 7 687 284 B2 , der
US 6 826 842 B2 und der
US 5 684 397 A bekannt. Aus der erstgenannten
DE 10 2008 063 226 A1 geht ein magnetischer Umdrehungszähler hervor, der insbesondere bei Stellantrieben zur Anwendung kommt, um die Position einer Antriebsspindel über mehrere Umdrehungen zu erfassen. Bei diesem Umdrehungszähler ist eine schleifenartige Anordnung vorhanden, die aus einem GMR-Schichtstapel besteht, und bei der gestreckt ausgeführte Schleifenabschnitte vorgesehen sind, die einen Winkel zu einer eingeprägten Referenzrichtung aufweisen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektrische Schaltung zu schaffen, mit der die Anzahl der Umdrehungen des sich vorbeibewegenden bzw. drehenden Magneten in einfacher Weise ermittelt werden.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine elektrische Schaltung nach dem Anspruch 1.
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Erfindungsgemäß weist die elektrische Schaltung ein Sensorelement auf, in dem ohne eine Energieversorgung eine Veränderung der Magnetisierung hervorrufbar und speicherbar ist, wenn ein magnetisches Feld an dem Sensorelement vorbeibewegt wird. Das Sensorelement weist mindestens eine in sich geschlossene Schleife auf, die mit mindestens einer in das Innere der Schleife gerichteten Spitze versehen ist. Die Schleife bildet mehrere aufeinanderfolgende Widerstände. Die Widerstände bilden paarweise aufeinanderfolgende Halbbrücken. Zwischen den beiden Widerständen jeder der Halbbrücken ist ein Anschlusspunkt vorhanden. Mindestens zwei aufeinanderfolgende Halbbrücken bilden eine Gruppe. Mindestens zwei Gruppen sind vorhanden. Die Halbbrücken der Gruppen sind gruppenweise mit einer Versorgungsspannung verbindbar. Die Anschlusspunkte unterschiedlicher Gruppen sind miteinander verbunden.
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Mit Hilfe der erfindungsgemäßen elektrischen Schaltung ist es möglich, die Anzahl der Anschlusspunkte zu vermindern. Damit ist es möglich, die Schaltung beispielsweise auf einem integrierten Halbleiterchip derart zu realisieren, dass nur eine geringe Anzahl von Anschlussflächen auf dem Chip erforderlich ist, um die Schaltung nach außen zu verbinden. Auf diese Weise kann nicht nur die erforderliche Chipfläche vermindert werden, sondern dies stellt auch eine wesentliche Vereinfachung im Hinblick auf die Herstellung des Chips bzw. der gesamten elektrischen Schaltung dar.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist eine Referenzschaltung vorhanden, die vorzugsweise mindestens zwei aus jeweils zwei Widerständen aufgebaute Halbbrücken aufweist.
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Mit Hilfe dieser Referenzschaltung können Ungenauigkeiten ausgeglichen werden, die bei der Ermittlung der Anzahl der Umdrehungen gegebenenfalls entstehen.
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Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in den Figuren.
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1a zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sensorelements, 1b zeigt ein Ersatzschaltbild des Sensorelements der 1a, 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer elektrischen Schaltung zum Auslesen des Sensorelements der 1a, 1b, 3a zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer elektrischen Schaltung zum Auslesen des Sensorelements der 1a, 1b, 3b zeigt die elektrische Schaltung der 3a mit einem Ausführungsbeispiel einer hinzugefügten Referenzschaltung, und 4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer elektrischen Schaltung zum Auslesen des Sensorelements der 1a, 1b.
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In der 1a ist ein Sensorelement 10 dargestellt, das einen inneren Streifen 11 und einen äußeren Streifen 12 aufweist, die jeweils eine in sich geschlossene Schleife bilden. Jeder der beiden Streifen 11, 12 ist in seinem schleifenförmigen Verlauf mit in das Schleifeninnere weisenden Spitzen 13 versehen. Zu diesem Zweck weist jeder der beiden Streifen 11, 12 zumindest teilweise einen zickzackförmigen Verlauf auf, wobei die einzelnen Abschnitte der jeweiligen zickzackförmigen Verläufe bei dem inneren Streifen 11 mit den Buchstaben a bis j und bei dem äußeren Streifen mit den Buchstaben k bis x gekennzeichnet sind. Die weiteren, mit den Buchstaben y1, y2, z1, z2 gekennzeichneten Abschnitte der beiden Streifen 11, 12 stellen Verbindungen zwischen den zickzackförmigen Verläufen dar.
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In der 1b ist ein Ersatzschaltbild des Sensorelements 10 der 1a dargestellt. Die einzelnen Abschnitte der beiden Streifen 11, 12 sind in der 1b mit denselben Buchstaben a bis j und k bis x gekennzeichnet wie in der 1a. Entsprechend sind auch die verbindenden Abschnitte y1, y2, z1, z2 in der 2 gekennzeichnet.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die 1a, 1b den Aufbau des Sensorelements 10 im Hinblick auf dessen nachfolgend erläuterten magnetischen Eigenschaften darstellen. Dieser Aufbau ist deshalb im Wesentlichen nur für die nachfolgend erläuterte Bewegung von Domänenwänden in den beiden Streifen 11, 12 des Sensorelements 10 von Bedeutung.
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Die beiden schleifenförmigen Streifen
11,
12 besitzen einen Schichtaufbau, wie dies in der
DE 10 2010 010 893 A1 oder der
DE 10 2008 037 975 A1 beschrieben ist. Weiterhin wird davon ausgegangen, dass die schleifenförmigen Streifen bereits eine Anzahl von Domänenwänden enthält, wie dies in der
DE 10 2008 037 975 A1 erläutert ist.
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Aufgrund des Schichtaufbaus der Streifen
11,
12 führt ein sich an dem Sensorelement
10 vorbeibewegender bzw. sich drehender Magnet dazu, dass die vorhandenen Domänenwände in den Streifen
11,
12 weiterbewegt werden. Dies stellt ein Speichern der Domänenwände in den Abschnitten der beiden Streifen
11,
12 und damit in dem Sensorelement
10 dar. Diese Erzeugung und Speicherung der Domänenwände in dem Sensorelement
10 ist in der
DE 10 2008 037 975 A1 beschrieben und erfolgt ohne eine Energieversorgung. Anhand des Orts der Domänenwände in den beiden Streifen
11,
12 kann dann auf die Anzahl der Umdrehungen des Magneten geschlossen werden. Auch dies ist in der
DE 10 2008 037 975 A1 erläutert.
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In der 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer elektrischen Schaltung 20 zum Ermitteln der in den jeweiligen Steifen 11, 12 abgespeicherten Domänenwände dargestellt. Für diese Ermittlung wird der sogenannte GMR- oder TMR-Effekt (GMR = giant magneto resistance, TMR = tunnel magneto resistance) ausgenutzt. Danach unterscheidet sich der Widerstand eines Abschnitts des jeweiligen Streifens 11, 12 in Abhängigkeit davon, ob in dem Abschnitt eine Domänenwand vorhanden ist oder nicht. Mit Hilfe einer Messung des Widerstands der einzelnen Abschnitte der beiden Streifen 11, 12 können die Orte der vorhandenen Domänenwände und damit die Anzahl der Umdrehungen des sich vorbeibewegenden bzw. drehenden Magneten ermittelt werden.
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Es wird darauf hingewiesen, dass für das vorstehend erläuterte Ermitteln der Orte der in dem jeweiligen Steifen 11, 12 abgespeicherten Domänenwände nicht das Ersatzschaltbild des Sensorelements 10 der 1b von Bedeutung ist, sondern die Schaltung 20 gemäß der 2. In dieser 2 sind die einzelnen Abschnitte der beiden Streifen 11, 12 als einzelne Widerstände dargestellt und werden nachfolgend auch als Widerstände a bis j bzw. k bis x bezeichnet.
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In der 2 sind immer zwei aufeinanderfolgende Abschnitte bzw. Widerstände zu einer Halbbrücke zusammengefasst. Der innere Streifen 11 besitzt zehn Abschnitte bzw. Widerstände a bis j, von denen die Widerstände a, b bzw. d, c bzw. e, f bzw. h, g bzw. i, j jeweils eine von fünf Halbbrücken bilden. Entsprechend besitzt der äußere Streifen 12 insgesamt vierzehn Abschnitte bzw. Widerstände k bis x, von denen die Widerstände l, k bzw. m, n bzw. p, o bzw. q, r bzw. t, s bzw. u, v bzw. x, w jeweils eine von sieben Halbbrücken bilden. Jede der insgesamt zwölf Halbbrücken ist von einer Versorgungsspannung VCC nach Masse GND geschaltet.
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Zwischen den beiden Widerständen jeder der zwölf Halbbrücken ist jeweils ein Anschlusspunkt A1 bis A12 vorhanden. An jedem dieser Anschlusspunkte liegt ein Potential an, das abhängig ist von den beiden Widerständen der jeweils zugehörigen Halbbrücke. Wie erläutert wurde, sind die Widerstände abhängig von dem Vorhandensein oder Nicht-Vorhandensein einer Domänenwand in dem jeweils entsprechenden Abschnitt. Insgesamt kann damit anhand der Potentiale an den Anschlusspunkten A1 bis A12 ermittelt werden, wo die einzelnen Domänenwände in den beiden Streifen 11, 12 vorhanden sind. Wie erläutert wurde, kann daraus auf die Anzahl der Umdrehungen des sich an dem Sensorelement 10 vorbeibewegenden bzw. drehenden Magneten geschlossen werden.
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Gemäß der 2 und den vorstehenden Erläuterungen sind somit für die Ermittlung der Orte der in dem Sensorelement 10 gespeicherten Domänenwände zwei Anschlüsse für die Versorgungsspannung VCC und die Masse GND sowie zwölf Anschlusspunkte A1 bis A12 erforderlich, also insgesamt vierzehn Anschlüsse bzw. Anschlusspunkte. Diese vierzehn Anschlüsse bzw. Anschlusspunkte sind damit auf demjenigen Halbleiterchip vorhanden, der das Sensorelement 10 der 1a, 1b realisiert.
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Im Unterschied zur Erzeugung und Speicherung der Domänenwände in den beiden Streifen 11, 12 des Sensorelements 10 erfordert die vorstehend erläuterte Ermittlung der Anzahl der in dem Sensorelement 10 vorhandenen Domänenwände eine zugeführte Energie in Form der Spannungsversorgung VCC.
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Für weitere Erläuterungen zu der Art und Weise der Erzeugung und Speicherung von Domänenwänden in den einzelnen Abschnitten der beiden Streifen
11,
12 des Sensorelements
10 sowie zu der Art und Weise der Ermittlung der Anzahl von Domänenwänden in dem Sensorelement
10 wird ausdrücklich auf die beiden bereits erwähnten Druckschriften des Stands der Technik verwiesen. Weiterhin wird hierzu auf die
EP 1 740 90 B1 , die
DE 10 2008 063 226 A1 und die
EP 1 532 425 B1 verwiesen.
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In der 3a ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer elektrischen Schaltung 30 zum Ermitteln der Orte der in den jeweiligen Steifen 11, 12 abgespeicherten Domänenwände dargestellt. Wie bei der 2, so wird auch bei der 3a für die genannte Ermittlung der sogenannte GMR- oder TMR-Effekt ausgenutzt. Insoweit wird auf die vorstehenden Erläuterungen zur 2 verwiesen.
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Im Unterschied zur 2 sind die Halbbrücken der Widerstände a bis j und k bis x bei der elektrischen Schaltung 30 der 3a in andersartiger Weise mit der Versorgungsspannung VCC und der Masse GND verschaltbar.
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So bilden die Widerstände a bis k der inneren Schleife 11 eine erste Gruppe und die fünf aufeinanderfolgenden Halbbrücken a, b bzw. d, c bzw. e, f bzw. h, g bzw. i, j dieser ersten Gruppe sind zwischen einen Anschluss V1 und einen Anschluss G1 geschaltet. Entsprechend bilden die Widerstände k bis v der äußeren Schleife 12 eine zweite Gruppe und die sechs aufeinanderfolgenden Halbbrücken l, k bzw. m, n bzw. p, o bzw. q, r bzw. t, s bzw. u, v dieser zweiten Gruppe sind zwischen einen Anschluss V2 und einen Anschluss G2 geschaltet. Schließlich ist die verbleibende, aus den Widerständen x, w bestehende siebte Halbbrücke der zweiten Schleife 12 zwischen die Anschlüsse V1, G1 geschaltet.
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Die Anschlüsse V1, V2 sowie die Anschlüsse G1, G2 können über jeweils eine Schalteinrichtung 31, 32 mit der Versorgungsspannung VCC und mit Masse GND verbunden werden. Die Schalteinrichtungen 31, 32 erlauben dabei ein gruppenweises Verbinden entweder der Anschlüsse V1, G1 oder der Anschlüsse V2, G2 mit der Versorgungsspannung VCC und mit Masse GND. Ist einer der beiden Anschlüsse V1, V2 mit der Versorgungsspannung VCC verbunden, so ist der andere Anschluss V2, V1 offen. Entsprechendes gilt für die beiden Anschlüsse G1, G2.
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Zwischen den beiden Widerständen jeder der zwölf Halbbrücken ist jeweils ein Anschlusspunkt vorhanden. Die Anschlusspunkte der Halbbrücken a, b und m, n bzw. d, c und p, o bzw. e, f und q, r bzw. h, g und t, s bzw. i, j und u, v bzw. l, k und x, w sind jeweils miteinander verbunden bzw. kurzgeschlossen. Damit ergeben sich bei der Schaltung 30 der 3a sechs Anschlusspunkte A1 bis A6.
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An jedem dieser Anschlusspunkte A1 bis A6 liegt ein Potential an, das abhängig ist von der Stellung der Schalteinrichtungen 31, 32 sowie von den Widerständen der jeweils zugehörigen Halbbrücken. Sind beispielsweise die Anschlüsse V1, G1 mit der Versorgungsspannung VCC und Masse GND verbunden, so liegt an den Anschlusspunkten A1 bis A6 ein Potential an, das im Wesentlichen von den Widerständen a, b bzw. d, c bzw. e, f bzw. h, g bzw. i, j bzw. x, w abhängig ist. Sind hingegen die Anschlüsse V2, G2 mit der Versorgungsspannung VCC und Masse GND verbunden, so liegt an den Anschlusspunkten A1 bis A6 ein Potential an, das im Wesentlichen von den Widerständen l, k bzw. m, n bzw. p, o bzw. q, r bzw. t, s bzw. u, v abhängig ist.
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Wie erläutert wurde, sind die Widerstände wiederum abhängig von dem Vorhandensein oder Nicht-Vorhandensein einer Domänenwand in dem jeweils entsprechenden Abschnitt. Insgesamt kann damit anhand der Potentiale an den Anschlusspunkten A1 bis A6 und in Abhängigkeit von der Stellung der Schalteinrichtungen 31, 32 ermittelt werden, wo die einzelnen Domänenwände in den beiden Streifen 11, 12 vorhanden sind. Wie erläutert wurde, kann daraus auf die Anzahl der Umdrehungen des sich an dem Sensorelement 10 vorbeibewegenden bzw. drehenden Magneten geschlossen werden.
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Gemäß der 3a und den vorstehenden Erläuterungen sind somit für die Ermittlung der Orte der in dem Sensorelement 10 gespeicherten Domänenwände vier Anschlüsse V1, V2, G1, G2 für die Versorgungsspannung VCC und die Masse GND sowie sechs Anschlusspunkte A1 bis A6 erforderlich, also insgesamt zehn Anschlüsse bzw. Anschlusspunkte. Diese zehn Anschlüsse bzw. Anschlusspunkte sind damit auf demjenigen Halbleiterchip vorhanden, der das Sensorelement 10 der 1a, 1b realisiert. Die beiden Schalteinrichtung 31, 32 sind in diesem Fall nicht auf dem genannten Halbleiterchip vorhanden.
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Verallgemeinert sind somit bei der Schaltung 30 der 3a insgesamt zwölf Halbbrücken mit jeweils zwei Widerständen vorhanden. Jeweils sechs Halbbrücken bilden eine Gruppe, wobei die Halbbrücken jeder Gruppe an unterschiedliche Anschlüsse angeschlossen sind. Über diese Anschlüsse können die Halbbrücken der beiden Gruppen gruppenweise mit der Versorgungsspannung VCC und mit Masse GND verbunden werden. Es sind dann immer zwei Anschlusspunkte unterschiedlicher Gruppen miteinander verbunden. Dies ergibt die erwähnten sechs Anschlusspunkte und vier Anschlüsse.
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In der 3b ist eine Referenzschaltung 35 für die Schaltung 30 der 3a dargestellt. Die Referenzschaltung 35 weist eine aus zwei Widerständen 36a, 36b bestehende Halbbrücke 36 sowie eine aus zwei Widerständen 37a, 37b bestehende Halbbrücke 37 auf. Die Halbbrücke 36 ist an die Anschlüsse V1, G1 und die Halbbrücke 37 ist an die Anschlüsse V2, G2 angeschlossen. Zwischen den jeweiligen beiden Widerständen sind die beiden Halbbrücken 36, 37 über einen gemeinsamen Referenz-Anschlusspunkt R miteinander verbunden.
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In der 3b wird von einer Stellung der Schalteinrichtungen 31, 32 derart ausgegangen, dass die Anschlüsse V1, G1 mit der Versorgungsspannung VCC und mit Masse GND verbunden sind. Die Anschlüsse V2, G2 sind offen. Aufgrund dieser Stellung der Schalteinrichtungen 31, 32 ergeben sich zwei zueinander parallel geschaltete Vollbrücken. Die erste Vollbrücke besteht aus den beiden Halbbrücken mit den Widerständen a, b und m, n und die zweite Vollbrücke besteht aus den beiden Halbbrücken 36, 37.
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Zwischen die Anschlüsse V2, G2, also parallel zu der aus den Widerständen m, n bestehenden Halbbrücke bzw. zu der Halbbrücke 37 ist ein Netzwerk 38 geschaltet, das aus den weiteren Widerständen der Schaltung 30 besteht. Dieses Netzwerk 38 hat einen gleichartigen Einfluss auf die beiden vorgenannten Halbbrücken und damit auf die beiden parallel geschalteten Vollbrücken.
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Es wird nunmehr der Anschlusspunkt A1 auf den Referenz-Anschlusspunkt R bezogen, so dass das Netzwerk 38 keinen Einfluss mehr auf das zwischen diesen Anschlusspunkten A1, R vorhandene Potential hat. Der Einfluss des Netzwerks 38 ist damit mit Hilfe der Referenzschaltung 35 kompensiert.
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In entsprechender Weise werden auch alle anderen Anschlusspunkte A2, A3, A4, A5, A6 mit Hilfe der Referenzschaltung 35 auf den Referenz-Anschlusspunkt R bezogen. Damit ist der Einfluss des Netzwerks 38 auch insoweit kompensiert.
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Die Referenzschaltung 35 kann auf demselben Halbleiterchip vorhanden sein, der auch das Sensorelement 10 der 1a, 1b realisiert. Alternativ kann die Referenzschaltung 35 auch separat und damit außerhalb des genannten Halbleiterchips ausgebildet sein.
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Gemäß der in der 3b dargestellten Schaltung ist an jeden der Anschlusspunkte A1 bis A6 eine gleiche Anzahl von Halbbrücken angeschlossen. Dies bedeutet, dass jeder der Anschlusspunkte A1 bis A6 über jeweils genau einen Widerstand mit jedem der Anschlüsse V1, V2, G1, G2 verbunden ist. Mittels dieser Ausgestaltung der Schaltung der 3b kann eine nahezu vollständige Kompensation des Netzwerks 38 erreicht werden.
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Liegt die vorstehend erläuterte Ausgestaltung nicht vor, so ist nur eine eingeschränkte Kompensation möglich.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel der 3a, 3b sind die Widerstände a bis j dem ersten, die innere Schleife bildenden Streifen 11 und die Widerstände k bis x dem zweiten, die äußere Schleife bildenden Streifen 12 zugeordnet. Die zehn Widerstände a bis j des ersten Streifens 11 bilden dabei fünf Halbbrücken und die vierzehn Widerstände k bis x des zweiten Streifens 12 bilden sieben Halbbrücken. Dies ergibt eine Gesamtanzahl von vierzehn Halbbrücken, die aufgrund ihrer Geradzahligkeit ohne Weiteres auf die vorliegend vorhandenen beiden Gruppen aufgeteilt werden können. Dies führt dazu, dass im vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie erläutert wurde, an jeden der Anschlusspunkte A1 bis A6 eine gleiche Anzahl von Halbbrücken angeschlossen ist.
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Würde nunmehr bei einem abweichenden Ausführungsbeispiel eine ungeradzahlige Anzahl von Halbbrücken vorliegen, so wäre es an sich nicht ohne Weiteres möglich, an jeden der Anschlusspunkte A1 bis A6 eine gleiche Anzahl von Halbbrücken anzuschließen. In diesem Fall könnte eine zusätzliche Halbbrücke ergänzt werden. Diese zusätzliche Halbbrücke würde dabei keine magnetische Funktion ausüben, sondern sie wäre nur als „Dummy-Halbbrücke” im Rahmen der Ermittlung der Orte der in dem Sensorelement 10 vorhandenen Domänenwände von Bedeutung. Mit dieser zusätzlichen Halbbrücke könnte dann die nunmehr geradzahlige Anzahl von Halbbrücken ohne Weiteres auf die vorliegend vorhandenen beiden Gruppen aufgeteilt werden, so dass an jeden der Anschlusspunkte A1 bis A6 eine gleiche Anzahl von Halbbrücken angeschlossen werden könnte.
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In der 4 ist ein drittes Ausführungsbeispiel einer elektrischen Schaltung 40 zum Ermitteln der Orte der in den jeweiligen Steifen 11, 12 abgespeicherten Domänenwände dargestellt. Wie bei den 2 und 3a, so wird auch bei der 4 für die genannte Ermittlung der sogenannte GMR- oder TMR-Effekt ausgenutzt. Insoweit wird auf die vorstehenden Erläuterungen zu den 2 und 3a verwiesen.
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Im Unterschied zur 3a sind die Halbbrücken der Widerstände a bis j und k bis x bei der elektrischen Schaltung 40 der 4 in andersartiger Weise mit der Versorgungsspannung VCC und der Masse GND verschaltbar.
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So bilden die Widerstände a bis f und w, x eine erste Gruppe, die drei aufeinanderfolgenden Halbbrücken a, b bzw. d, c bzw. e, f dieser ersten Gruppe sowie die Halbbrücke w, x sind zwischen einen Anschluss V1 und einen Anschluss G1 geschaltet. Entsprechend bilden die Widerstände g bis n eine zweite Gruppe und die vier aufeinanderfolgenden Halbbrücken h, g bzw. i, j bzw. l, k bzw. m, n dieser zweiten Gruppe sind zwischen einen Anschluss V2 und einen Anschluss G2 geschaltet. Und schließlich bilden die Widerstände o bis v eine dritte Gruppe und die vier aufeinanderfolgenden Halbbrücken p, o bzw. q, r bzw. t, s bzw. u, v dieser dritten Gruppe sind zwischen einen Anschluss V3 und einen Anschluss G3 geschaltet.
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Die Anschlüsse V1, V2, V3 sowie die Anschlüsse G1, G2, G3 können über jeweils eine Schalteinrichtung 41, 42 mit der Versorgungsspannung VCC und mit Masse GND verbunden werden. Die Schalteinrichtungen 41, 42 erlauben ein gruppenweises Verbinden der Anschlüsse V1, G1 bzw. V2, G2 bzw. V3, G3 mit der Versorgungsspannung VCC und mit Masse GND. Ist einer der drei Anschlüsse V1, V2, V3 mit der Versorgungsspannung VCC verbunden, so sind die anderen beiden Anschlüsse offen. Entsprechendes gilt für die drei Anschlüsse G1, G2, G3.
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Zwischen den beiden Widerständen jeder der zwölf Halbbrücken ist jeweils ein Anschlusspunkt vorhanden. Die Anschlusspunkte der Halbbrücken a, b und i, j und q, r bzw. d, c und l, k und t, s bzw. e, f und m, n und u, v bzw. h, g und p, o und x, w sind jeweils kurzgeschlossen. Damit ergeben sich bei der Schaltung 40 der 4 vier Anschlusspunkte A1 bis A4.
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An jedem dieser Anschlusspunkte A1 bis A4 liegt ein Potential an, das abhängig ist von der Stellung der Schalteinrichtungen 41, 42 sowie von den Widerständen der jeweils zugehörigen Halbbrücken. Sind beispielsweise die Anschlüsse V1, G1 mit der Versorgungsspannung VCC und Masse GND verbunden, so liegt an den Anschlusspunkten A1 bis A4 ein Potential an, das im Wesentlichen von den Widerständen a, b bzw. d, c bzw. e, f bzw. x, w abhängig ist. Sind hingegen die Anschlüsse V2, G2 mit der Versorgungsspannung VCC und Masse GND verbunden, so liegt an den Anschlusspunkten A1 bis A4 ein Potential an, das im Wesentlichen von den Widerständen h, g bzw. i, j bzw. l, k bzw. m, n abhängig ist. Sind schließlich die Anschlüsse V3, G3 mit der Versorgungsspannung VCC und Masse GND verbunden, so liegt an den Anschlusspunkten A1 bis A4 ein Potential an, das im Wesentlichen von den Widerständen p, o bzw. q, r bzw. t, s bzw. u, v abhängig ist.
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Wie erläutert wurde, sind die Widerstände wiederum abhängig von dem Vorhandensein oder Nicht-Vorhandensein einer Domänenwand in dem jeweils entsprechenden Abschnitt. Insgesamt kann damit anhand der Potentiale an den Anschlusspunkten A1 bis A4 und in Abhängigkeit von der Stellung der Schalteinrichtungen 41, 42 ermittelt werden, wo die einzelnen Domänenwände in den beiden Streifen 11, 12 vorhanden sind. Wie erläutert wurde, kann daraus auf die Anzahl der Umdrehungen des sich an dem Sensorelement 10 vorbeibewegenden bzw. drehenden Magneten geschlossen werden.
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Gemäß der 4 und den vorstehenden Erläuterungen sind somit für die Ermittlung der Orte der in dem Sensorelement 10 gespeicherten Domänenwände sechs Anschlüsse V1, V2, V3, G1, G2, G3 für die Versorgungsspannung VCC und die Masse GND sowie vier Anschlusspunkte A1 bis A4 erforderlich, also insgesamt zehn Anschlüsse bzw. Anschlusspunkte. Diese zehn Anschlüsse bzw. Anschlusspunkte sind auf demjenigen Halbleiterchip vorhanden, der das Sensorelement 10 der 1a, 1b realisiert. Die beiden Schalteinrichtung 41, 42 sind in diesem Fall nicht auf dem genannten Halbleiterchip vorhanden.
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Verallgemeinert sind somit bei der Schaltung 40 der 4 insgesamt zwölf Halbbrücken mit jeweils zwei Widerständen vorhanden. Jeweils vier Halbbrücken bilden eine Gruppe, wobei die Halbbrücken jeder Gruppe an unterschiedliche Anschlüsse angeschlossen sind. Über diese Anschlüsse können die Halbbrücken der beiden Gruppen gruppenweise mit der Versorgungsspannung VCC und mit Masse GND verbunden werden. Es sind dann immer drei Anschlusspunkte unterschiedlicher Gruppen miteinander verbunden. Dies ergibt die erwähnten vier Anschlusspunkte und sechs Anschlüsse.
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Zu der Schaltung 40 der 4 kann in entsprechender Weise, wie dies in der 3b dargestellt ist, eine Referenzschaltung aufgebaut werden. Diese Referenzschaltung besteht in diesem Fall im Wesentlichen aus drei zueinander parallel geschalteten Halbbrücken, die jeweils zu den Halbbrücken der drei Gruppen der Schaltung 40 parallel geschaltet sind.
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Wie im Zusammenhang mit der 3b erläutert wurde, so ist es auch bei dem Ausführungsbeispiel der 4 für eine weitgehend vollständige Kompensation erforderlich, dass an jeden der Anschlusspunkte A1 bis A4 eine gleiche Anzahl von Halbbrücken angeschlossen ist. Dies ist möglich, wenn die Anzahl der Halbbrücken durch die vorliegende Anzahl von drei Gruppen teilbar ist. Ist dies nicht der Fall, so kann/können eine oder zwei „Dummy-Halbbrücken” ergänzt werden, so dass die erwünschte Aufteilung auf die drei Gruppen möglich wird.
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Es wird darauf hingewiesen, dass das Sensorelement 10 anstelle der beiden Schleifen 11, 12 der 1a auch nur eine einzige, in sich geschlossene Schleife oder drei oder mehr derartige Schleifen aufweisen kann. Sind mehrere Schleifen vorhanden, so können diese Schleifen ineinander angeordnet sein, wie dies in der 1a der Fall ist, oder die Schleifen können auch unabhängig voneinander, beispielsweise neben- oder übereinander angeordnet sein.
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Insbesondere wird darauf hingewiesen, dass bei dem Sensorelement 10 der 1a beispielsweise eine weitere äußere Schleife mit neun Halbbrücken und damit 18 Abschnitten bzw. Widerständen vorhanden sein kann. In diesem Fall ergeben sich fünf Halbbrücken von der inneren Schleife 11, sieben Halbbrücken von der mittleren Schleife und die genannten neun Halbbrücken von der äußeren Schleife, also insgesamt 21 Halbbrücken.
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Diese 21 Halbbrücken können beispielhaft auf drei Gruppen mit jeweils sieben Halbbrücken verteilt werden. Dabei gilt, dass die Anzahl der Halbbrücken durch die Anzahl der Gruppen teilbar ist. Die drei Gruppen sind an drei unterschiedliche Anschlüsse angeschlossen. Die Anzahl der Gruppen entspricht dabei der Anzahl der unterschiedlichen Anschlüsse. Über diese Anschlüsse können die drei Gruppen gruppenweise mit der Versorgungsspannung und mit Masse verbunden werden. Im vorliegenden Fall sind immer drei Anschlusspunkte aus unterschiedlichen Gruppen miteinander verbunden. Dies ergibt sieben Anschlusspunkte und sechs Anschlüsse für die Versorgungsspannung und Masse, also insgesamt 13 Anschlüsse bzw. Anschlusspunkte.
