DE102012204221A1

DE102012204221A1 - Genauer und kosteneffizienter, linearer hall-sensor mit digitalem ausgang

Info

Publication number: DE102012204221A1
Application number: DE201210204221
Authority: DE
Inventors: Mario Motz
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2011-03-17
Filing date: 2012-03-16
Publication date: 2012-09-20
Anticipated expiration: 2032-03-17
Also published as: DE102012204221B4; US20120239350A1; US8666701B2; US20140167990A1; CN102680919A; US9124281B2; CN102680919B

Abstract

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf eine magnetische Sensorschaltung mit einem Magnetfeldsensorbauelement, das ausgebildet ist, um ein digitales Signal proportional zu einem angelegten Magnetfeld zu erzeugen. Ein Analog-zu-Digital-Wandler wandelt das analoge Signal in ein digitales Signal um, das einer digitalen Signalverarbeitungseinheit bereitgestellt wird, die ausgebildet ist, um das analoge Ausgangssignal digital zu verfolgen. Die digitale Verfolgungseinheit weist eine Verzögerungsentfernungsschaltungsanordnung auf, die ausgebildet ist, um eine Mehrzahl von digitalen Signalkomponenten zu erzeugen, die einer Zerhackphase entsprechen. Ein nichtverzögertes, versatzkompensiertes, digitales Ausgangssignal kann innerhalb der Zerhackphase erzeugt werden durch mathematisches Bearbeiten (z. B. Addieren oder Subtrahieren) der Mehrzahl der digitalen Signalkomponenten, die durch die Verzögerungsentfernungsschaltungsanordnung erzeugt werden.

Description

Hall-Effekt-Bauelemente sind Festkörperelektronenbauelemente, die ansprechend auf ein Magnetfeld basierend auf dem Hall-Effekt-Prinzip arbeiten, ein Phänomen, durch das eine Spannungsdifferenz über einen elektrisch leitenden Körper bei Vorhandensein eines Magnetfeldes erzeugt wird. Herkömmliche Hall-Effekt-Bauelemente weisen üblicherweise eine planare Struktur auf, die als eine Hall-Platte bekannt ist, die ausgebildet ist, um ein Ausgangssignal zu erzeugen (z. B. entweder Spannung oder Strom), das proportional zu einem angelegten Magnetfeld ist. Hall-Platten können parallel zu der Oberfläche eines Substrats (laterale Hall-Platten) oder senkrecht zu der Oberfläche eines Substrats (vertikale Hall-Platten) ausgebildet sein.
Die Integration von Hall-Effekt-Bauelementen (z. B. Hall-Platten) in Halbleiterkörper (z. B. Siliziumsubstrat) wurde bei vielen Anwendungen üblich. Ein Hauptproblem von Hall-Effekt-Bauelementen sind Nullpunktversatzfehler, was ein Ausgangssignal ungleich null ist (z. B. Spannung, Strom), das durch das Hall-Effekt-Bauelement in Abwesenheit eines Magnetfeldes (d. h. Magnetfeld gleich null) bereitgestellt wird. Die Versatzfehler eines Hall-Effekt-Bauelements können durch kleine Asymmetrien des Bauelementes verursacht werden, die durch Herstellungstoleranzen oder mechanische Belastung oder Thermo-Elektrik-Spannungen verursacht werden. Um die Versatzfehler zu reduzieren/beseitigen, die durch ein Hall-Effekt-Bauelement erfahren werden, kann das Hall-Effekt-Bauelement ausgebildet sein, Ablesungen entlang unterschiedlicher Ausrichtungen des Bauelements zu nehmen. Solche Verfahren, die als „Strom-Spin-Verfahren” (current spinning) bekannt sind, senden Strom durch ein Hall-Effekt-Bauelement in unterschiedlichen Richtungen und kombinieren die Ausgangssignale auf eine Weise, die den Versatz reduziert. Zum Beispiel kann eine quadratische Hall-Platte um 90° zwischen Messungen gedreht werden und dann kann der Durchschnitt der Hall-Ausgangssignale, über einen Spin-Zyklus, genommen werden. Während Strom-Spin-Verfahren die Versatzfehler reduzieren können, sind solche Verfahren allein nicht in der Lage, Versatzfehler vollständig zu beseitigen.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine magnetische Sensorschaltung und ein Verfahren zum digitalen Verfolgen eines analogen Signals mit verbesserten Charakteristika zu schaffen.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Weiterbildungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1a eine magnetische Sensorschaltung, die ausgebildet ist, ein versatzkompensiertes Ausgangssignal proportional zu dem Ausgang eines Magnetfeldsensors zu erzeugen;
1b Signaldiagramme, die der Magnetsensorschaltung aus 1a entsprechen;
2 ein Blockdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels einer Magnetsensorschaltung, die ausgebildet ist, um ein nichtverzögertes, versatzkompensiertes Ausgangssignal zu erzeugen, das einen analogen Signalausgang aus einem Magnetfeldsensor verfolgt;
3 ein Blockdiagramm einer magnetischen Sensorschaltung, das ein detaillierteres Ausführungsbeispiel von exemplarischen, digitalen Signalverarbeitungskomponenten zeigt;
4 eine Magnetsensorschaltung, die ein detaillierteres Ausführungsbeispiel von Verzögerungsentfernungselementen zeigt;
5a ein genaueres Ausführungsbeispiel einer Magnetsensorschaltung, die Verzögerungsentfernungselemente aufweist, die eine Mehrzahl von Registern aufweisen;
5b ein detaillierteres Ausführungsbeispiel der Mehrzahl von Registern, die in der Magnetsensorschaltung von 5a gezeigt sind;
5c ein alternatives Ausführungsbeispiel der Mehrzahl von Registern, die in der Magnetsensorschaltung von 5a gezeigt sind;
5d ein anderes, alternatives Ausführungsbeispiel der Mehrzahl von Registern, die in der Magnetsensorschaltung von 5a gezeigt sind;
5e Signaldiagramme, die der Magnetsensorschaltung entsprechen, die in 5b gezeigt ist;
6a ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Magnetsensorschaltung mit einem Verzögerungsentfernungselement, das ein digitales Tiefpassfilter aufweist;
6b Signaldiagramme, die der Magnetsensorschaltung von 6a entsprechen; und
7 ein Flussdiagramm, das ein Verfahren darstellt zum digitalen Verfolgen eines Magnetfeldsensorausgangssignals auf eine Weise, die ein nichtverzögertes, versatzkompensiertes, digitales Ausgangssignal erzeugt.
Die vorliegende Erfindung wird nun Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um durchgehend auf gleiche Elemente Bezug zu nehmen, und in denen die dargestellten Strukturen und Bauelemente nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet sind.
Einige Aspekte der vorliegenden Offenbarung schaffen eine magnetische Sensorschaltung, die eine digitale Signalverarbeitungseinheit aufweist, die ausgebildet ist, um effizient die Ausgabe eines Magnetfeldsensorbauelements zu verfolgen. Bei einem Ausführungsbeispiel weisen das Verfahren und die Vorrichtung eine magnetische Sensorschaltung mit einem Magnetfeldsensorbauelement auf, ausgebildet, um ein analoges Signal proportional zu einem angelegten Magnetfeld zu erzeugen. Ein Analog-zu-Digital-Wandler wandelt das analoge Signal in ein digitales Signal um, das zu einer digitalen Signalverarbeitungseinheit bereitgestellt wird, die ausgebildet ist, um das analoge Signal digital zu verfolgen. Die digitale Verfolgungseinheit weist eine Verzögerungsentfernungsschaltungsanordnung auf, ausgebildet, um eine Mehrzahl von digitalen Signalkomponenten zu erzeugen, die einer Zerhackphase entsprechen. Ein nichtverzögertes, versatzkompensiertes digitales Ausgangssignal kann innerhalb der Zerhackphase erzeugt werden durch mathematisches Bearbeiten (z. B. Addieren oder Subtrahieren) der Mehrzahl der digitalen Signalkomponenten, die durch die Verzögerungsentfernungsschaltungsanordnung erzeugt werden, wodurch eine Hochleistungsdigitalverfolgung bereitgestellt wird.
Es wird darauf hingewiesen, dass das Verfahren und die Vorrichtung, die hierin bereitgestellt sind, nicht auf einen bestimmten Typ eines Magnetfeldsensorbauelements beschränkt sind, sondern stattdessen an eine Magnetsensorschaltung angewendet werden können, die jegliches Magnetfeldsensorbauelement aufweist, das einen Nullpunktversatzfehler erfährt.
Zum Beispiel kann bei einigen Ausführungsbeispielen das Verfahren und die Vorrichtung, die hierin vorgesehen sind, an die Magnetsensorschaltungen angewendet werden, die Magnetfeldsensorbauelemente aufweisen, wie z. B. Hall-Effekt-Bauelemente, in der Polarität kippende, anisotrope Magnetwiderstands-(AMR-; AMR = anisotropic magnetoresistance) Magnetfeldsensoren etc.
Bezug nehmend auf 1a hat der Erfinder erkannt, dass eine magnetische Sensorschaltung 100 ausgebildet sein kann, um ein digitales Ausgangssignal ansprechend auf ein analoges Signal zu erzeugen, das einem Magnetfeld entspricht, das durch ein Magnetfeldsensorbauelement 102 erfasst wird. Das analoge Signal wird von dem Magnetfeldsensorbauelement 102 zu einem Analog-zu-Digital-Wandler (ADC; ADC = analog-to-digital converter) 106 bereitgestellt, der das analoge Signal in ein digitales Signal umwandelt, das nachfolgend durch eine digitale Signalverarbeitungseinheit 108 verfolgt wird (z. B. unter Verwendung einer Schritt-für-Schritt-Verfolgung, adaptiver Verfolgung bei hohen Signalflanken etc.). Obwohl er hierin als ein separates Element gezeigt ist, kann der ADC 106 oder seine funktionale Entsprechung bei verschiedenen Ausführungsbeispielen Teil der digitalen Signalverarbeitungseinheit 108 sein.
Um einen Nullpunktversatz aus dem verfolgten, digitalen Signal zu entfernen, ist eine Zerhackerzeugungsschaltung 104 ausgebildet, um die Polarität von Komponenten des analogen Signals periodisch zu schalten (z. B. während unterschiedlicher Zerhackphasen zu schalten), um ein zerhacktes Signal zu erzeugen. Die digitale Signalverarbeitungseinheit 108 kann zerhackte, digitale Signale addieren oder subtrahieren, um ein digitales Ausgangssignal zu erzeugen, mit einem entfernten/reduzierten Versatzwert, der zu dem digitalen Ausgang 110 bereitgestellt wird.
Zum Beispiel stellt 1b Signaldiagramme dar, die der magnetischen Sensorschaltung von 1a entsprechen, die insbesondere das Zerhacken eines digitalen Signals darstellen, das den analogen Signalausgang aus dem Magnetfeldsensorbauelement 102 verfolgt. Wie in dem Graph 112 gezeigt ist, wird während einer ersten Zerhackphase 126 eine positive Basissignalkomponente 114a mit einer positiven Versatzsignalkomponente 116a als ein digitales Signal 118 verfolgt (mit einer größeren absoluten Größe oder einem Wert als die positive Basissignalkomponente 114a, da die Versatzsignalkomponente 116a dasselbe Vorzeichen hat wie die Basissignalkomponente 114a). Während einer zweiten Zerhackphase 128 wird eine positive Basissignalkomponente 114b mit einer negativen Versatzsignalkomponente 116b als ein digitales Signal 120 verfolgt (mit einer kleineren absoluten Größe als der der positiven Basissignalkomponente 114b, da die Versatzsignalkomponente 116b das entgegengesetzte Vorzeichen zu der Basissignalkomponente 114b ist), während das digitale Signal 118 konstant gehalten wird.
Der Graph 122 stellt eine Summierung von digitalen Signalen 118 und 120 dar. Da die Versatzwerte der digitalen Signale 118 und 120 entgegengesetzte Vorzeichen während und nach der zweiten Zerhackphase 128 aufweisen, verursacht die Summierung der digitalen Signale 118 und 120 ein Aufheben der Versätze, was zu einem digitalen Signal 124 führt, das zweimal die Signalamplitude, aber keinen Versatz aufweist. Wie jedoch im Graph 122 dargestellt ist, erfordert eine solche Summierung der digitalen Signale eine relativ lange Verzögerungszeit 132, damit die Signale den versatzaufgehobenen, digitalen Wert erreichen, da die Verzögerungszeit auf dem Zerhacken basiert, um das digitale Signal 120 zu erzeugen, mit einem Versatz, der entgegengesetzt zu dem des digitalen Signals 118 ist, in der zweiten Zerhackphase 128. Die Verzögerungszeit 132, die durch die Zerhacktechnik verwendet wird („Zerhackerverzögerung”), kann dazu führen, dass das digitale Ausgangssignal Verzerrungen für Hochgeschwindigkeitsanwendungen enthält (z. B. können digital verfolgte sinusförmige Signale scharfe Flanken bzw. Kanten in dem Signal aufweisen).
2 stellt ein erstes Ausführungsbeispiel einer magnetischen Sensorschaltung 200 dar, die ausgebildet ist, ein nichtverzögertes, versatzkompensiertes, digitales Ausgangssignal zu erzeugen, das ein analoges Signal verfolgt, das aus einem Magnetfeldsensorbauelement ausgegeben wird. Wie in 2 gezeigt ist, ist ein Magnetfeldsensorbauelement 202 ausgebildet, um ein angelegtes Magnetfeld zu erfassen und ein analoges Signal SAN proportional zu der Größe des angelegten Magnetfeldes auszugeben. Das analoge Signal SAN kann eine Basissignalkomponente und eine Versatzsignalkomponente aufweisen (d. h. einen Nullpunktversatzfehler). Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Magnetfeldsensorbauelement 202 einen Hall-Effekt-Magnetfeldsensor, einen Magnetfeldsensor mit anisotroper Magnetoresistenz (AMR; AMR = anisotropic magnetoresistance), einen Giant-Magnetowiderstands-(GMR; GMR = giant magnetoresistance)Magnetfeldsensor etc. aufweisen.
Das analoge Signal S_AN wird an einen Analog-zu-Digital-Wandler (ADC) 206 ausgegeben, der ausgebildet ist, um das analoge Signal S_AN in ein digitales Signal S_DIG umzuwandeln. Eine Zerhackerzeugungsschaltung 204 kann ausgebildet sein, das analoge Signal, das aus dem Magnetfeldsensorbauelement 202 ausgegeben wird, durch periodisches Ändern der Polarität der Komponenten des analogen Signals zu „zerhacken”, das zu dem ADC 206 bereitgestellt wird. Zum Beispiel ist bei einem Ausführungsbeispiel während einer ersten Zerhackphase die Zerhackerzeugungsschaltung 204 ausgebildet, ein analoges Signal mit einer positiven Basissignalkomponente und einer positiven Versatzkomponente zu dem ADC 206 bereitzustellen. Während einer zweiten Zerhackphase ist die Zerhackerzeugungsschaltung 204 ausgebildet, ein analoges Signal mit einer negativen Basissignalkomponente und einer positiven Versatzkomponente dem ADC 206 bereitzustellen. Durch Alternieren der Polarität des analogen Signals SAN, das aus dem Magnetfeldsensorbauelement 202 ausgegeben wird, wird ein zerhacktes Signal S_AN' erzeugt.
Das digitale Signal S_DIG wird von dem ADC 206 zu einer digitalen Signalverarbeitungseinheit 208 bereitgestellt. Wie oben erwähnt wurde, kann die digitale Signalverarbeitungseinheit den ADC 206 oder eine funktionale Entsprechung desselben aufweisen. Die digitale Signalverarbeitungseinheit 208 ist ausgebildet, um den Wert des analogen Signals zu verfolgen, das aus dem Magnetfeldsensorbauelement 202 als ein digitales Signal ausgegeben wird (z. B. ein digitales Signal zu erzeugen, das einem erfassten Magnetfeld entspricht), und das verfolgte, digitale Signal zu einem Ausgangsknoten 212 bereitzustellen.
Die digitale Signalverarbeitungseinheit 208 weist eine Verzögerungsentfernungsschaltungsanordnung 210 mit einem oder mehreren Verzögerungsentfernungselementen auf, ausgebildet, um den Zeitbetrag zu reduzieren, den das verfolgte digitale Signal benötigt, eine digitale Entsprechung des analogen Signals zu erreichen (z. B. eine digitale Entsprechung des analogen Signals innerhalb einer einzelnen Zerhackphase zu erreichen). Genauer gesagt kann die Verzögerungsentfernungsschaltungsanordnung 210 ausgebildet sein, eine Mehrzahl von digitalen Signalkomponenten zu erzeugen, die aus dem digitalen Signal gebildet sind, das durch den ADC 206 ausgegeben wird, und einer Zerhackphase entsprechen, die bearbeitet werden kann, um ein digital verfolgtes Signal zu erzeugen, das effizient eine digitale Entsprechung des analogen Signals erreicht (z. B. im Wesentlichen einen versatzkompensierten Wert des analogen Ausgangssignals innerhalb einer einzelnen Zerhackphase erreicht).
Zum Beispiel kann bei einem Ausführungsbeispiel die Verzögerungsentfernungsschaltungsanordnung 210 ausgebildet sein, eine erste und zweite digitale Signalkomponente bereitzustellen. Die erste, digitale Signalkomponente kann das digitale Signal aufweisen, das aus dem ADC 206 während einer ersten Zerhackphase ausgegeben wird, während die zweite digitale Signalkomponente eine Modifikation des digitalen Signals aufweisen kann, das aus dem ADC 206 während der ersten Zerhackphase ausgegeben wird. Die zwei digitalen Signalkomponenten können mathematisch bearbeitet werden (z. B. addiert, subtrahiert), um ein digitales Ausgangssignal zu erzeugen, das den Wert des analogen Signals SAN in einer kurzen Zeit erreicht (z. B. fast sofort).
Daher, im Gegensatz zu der Magnetsensorschaltung von 1a und 1b, die auf der Erzeugung eines digitalen Signals in aufeinanderfolgenden Zerhackphasen basiert, addiert die Verzögerungsentfernungsschaltungsanordnung 210 aus 2 digitale Signalkomponenten, die während einer gleichen Zerhackphase erzeugt werden. Da digitale Signalkomponenten aus einer gleichen Zerhackphase mathematisch bearbeitet werden, um das digitale Ausgangssignal zu bilden, wird die Verzögerung, die in der Magnetsensorschaltung von 1a vorhanden ist (die keine digitale Entsprechung des analogen Signals bis zu der Späteren der aufeinanderfolgenden Zerhackphasen erreicht), entfernt.
3 stellt ein Blockdiagramm einer Magnetsensorschaltung 300 dar, das ein detaillierteres Ausführungsbeispiel von exemplarischen digitalen Signalverarbeitungskomponenten darstellt. Wie in 3 gezeigt ist, kann die digitale Signalverarbeitung durch digitale Signalverarbeitungskomponenten 306 ausgeführt werden, die einen Komparator 308, einen Stromsteuer-Digital-zu-Analog-Wandler (DAC; digital-to-analog converter) 310 und eine digitale Verfolgungslogik 312 mit einer Verzögerungsentfernungsschaltungsanordnung 314 aufweisen.
Bei einem Ausführungsbeispiel kann der Komparator 308 einen Erfassungswiderstand aufweisen. Der Stromsteuerungs-DAC 310, der eine oder mehrere Stromquellen aufweist, kann ausgebildet sein, eine Eingangsspannungsdifferenz über den Erfassungswiderstand des Komparators 308 zu erzeugen, sodass eine gepufferte Erfassungsspannung, die durch den Magnetfeldsensor 302 bereitgestellt wird, durch einen Strom kompensiert werden kann, der durch den Stromsteuerungs-DAC 310 bereitgestellt wird (z. B. da I·R = V). Daher wird die Eingangsspannung, die durch den Magnetfeldsensor 302 bereitgestellt wird, in den Erfassungswiderstand des Komparators 308 kopiert und gleichzeitig überlagert der Stromsteuerungs-DAC 310 das Eingangssignal mit dem Gegensignal, sodass das Signal an dem Ende des Verfolgungsalgorithmus kompensiert ist.
Bei einem Ausführungsbeispiel kann die digitale Verfolgungslogik 312 einen oder mehrere Aufwärts/Abwärts-Zähler aufweisen. Bei einem solchen Ausführungsbeispiel können der eine oder die mehreren Aufwärts/Abwärts-Zähler ausgebildet sein, ein digitales Komparatorsignal von dem Komparator 308 zu empfangen, das eine Operation eines Aufwärts/Abwärts-Zählers treibt. Basierend auf dem digitalen Komparatorsignal inkrementiert oder dekrementiert der Aufwärts/Abwärts-Zähler seinen Zustand, um in einer richtigen Richtung zu zählen, um das Magnetsignal zu verfolgen, das aus dem Magnetfeldsensor 302 ausgegeben wird (z. B. in einem „Aufwärtszähl”-Modus, der das digitale Ausgangssignal inkrementiert, oder in einem „Abwärtszähl”-Modus, der das digitale Ausgangssignal dekrementiert).
Bei einem Ausführungsbeispiel kann die digitale Verfolgungslogik 312 eine Mehrzahl von Zählern aufweisen, wobei entsprechende Zähler ausgebildet sind, eine digitale Signalkomponente zu verfolgen, die durch die Verzögerungsentfernungsschaltungsanordnung 314 erzeugt wird. Zum Beispiel kann ein erster Aufwärts/Abwärts-Zähler ausgebildet sein, eine erste digitale Signalkomponente zu verfolgen, und ein zweiter Aufwärts/Abwärts-Zähler kann ausgebildet sein, ein zweites digitales Signal zu verfolgen. Die erste und zweite digitale Signalkomponente aus der gleichen Zerhackphase können addiert werden, um ein nichtverzögertes, versatzkompensiertes, digitales Ausgangssignal zu erzeugen. Bei einem Ausführungsbeispiel kann das Aufwärts/Abwärts-Zählen verbessert werden durch die Verwendung eines adaptiven Aufwärts/Abwärts-Zählens (z. B. Verwenden mehrerer Schritte bei hohen Flanken des Eingangssignals).
4 stellt eine Magnetsensorschaltung 400 dar, die ein detaillierteres Ausführungsbeispiel einer Verzögerungsentfernungsschaltungsanordnung darstellt. Wie in 4 gezeigt ist, kann die Verzögerungsentfernungsschaltungsanordnung 410 einen ersten und zweiten Signalpfad aufweisen, ausgebildet, um ein digitales Signal von einem Analog-zu-Digital-Wandler 406 zu empfangen und basierend darauf digitale Signalkomponenten bereitzustellen, die einer Zerhackphase entsprechen.
Genauer gesagt stellt die Magnetsensorschaltung 400 eine Zerhackerzeugungsschaltung 404 dar, die einen oder mehrere ADC-Eingangs-Zerhacker-Schalter aufweist, die in Verarbeitungsrichtung aufwärts von einem ADC 406 angeordnet sind und ausgebildet sind, um selektiv Achsen des Hall-Effekt-Bauelements 402 mit dem ADC 406 zu koppeln, um ein Strom-Spin-Verfahren zu implementieren. Bei dem Hall-Effekt-Bauelement 402 z. B., das in 4 gezeigt ist (ausgebildet, um gemäß einer 90°-Drehung zwischen Taktphasen zu arbeiten), sind die ADC-Eingangs-Zerhacker-Schalter ausgebildet, um den Eingang des ADC zwischen den Ausgängen der Hall-Platte zu schalten, getrennt durch 90° zwischen Zerhackphasen (während einer ersten Zerhackphase empfängt der ADC 406 Eingaben von den 0°- und 180°-Hall-Platten-Ausgängen, während einer zweiten nächsten Zerhackphase empfängt der ADC 406 Eingaben von den 90°- und 270°-Hall-Platten-Ausgängen).
Das digitale Signal, das aus dem ADC 406 ausgegeben wird, wird der Verzögerungsentfernungsschaltungsanordnung 410 innerhalb der digitalen Verfolgungslogik 408 bereitgestellt. Die Verzögerungsentfernungsschaltungsanordnung 410 weist einen ersten Signalpfad 412 und einen zweiten Signalpfad 414 auf. Der erste Signalpfad 412 ist ausgebildet, eine erste digitale Signalkomponente zu dem logischen Element 416 bereitzustellen, während der zweite Signalpfad 414 ausgebildet ist, eine zweite digitale Signalkomponente zu dem logischen Element 416 bereitzustellen. Bei einem Ausführungsbeispiel weisen der erste Signalpfad und der zweite Signalpfad beide ein oder mehrere Verzögerungsentfernungselemente auf, derart, dass der erste Signalpfad 412 ein oder mehrere Verzögerungsentfernungselemente 418 aufweist, die ausgebildet sind, um das digitale Signal zu bearbeiten, das aus dem ADC 406 ausgegeben wird, um eine erste digitale Signalkomponente zu erzeugen, die einer Zerhackphase entspricht, und der zweite Signalpfad 414 kann ein oder mehrere Verzögerungsentfernungselemente 420 aufweisen, die ausgebildet sind, um das digitale Signal zu bearbeiten, um eine zweite digitale Signalkomponente zu erzeugen, die der Zerhackphase entspricht. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel kann einer des ersten oder zweiten Signalpfads ein oder mehrere Verzögerungsentfernungselemente aufweisen, während der andere Signalpfad keine Verzögerungsentfernungselemente aufweist.
Eine Verfolgungslogik 422 kann ausgebildet sein, um das digitale Signal zu bearbeiten, das aus dem ADC 406 ausgegeben wird, und den Verzögerungsentfernungselementen ein verfolgtes Signal bereitzustellen. Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Verfolgungslogik 422 in Verarbeitungsrichtung aufwärts von dem ersten und zweiten digitalen Signalpfad vorgesehen sein (wie in 4 gezeigt ist) oder kann zwei separate Verfolgungslogikeinheiten aufweisen, die jeweils innerhalb des ersten und/oder zweiten digitalen Signalpfads enthalten sind.
Das Logikelement 416 ist ausgebildet, um die erste und zweite digitale Signalkomponente mathematisch zu bearbeiten (z. B. addieren, subtrahieren etc.), um ein nichtverzögertes, versatzkompensiertes, digitales Ausgangssignal zu erzeugen, das den Wert des analogen Ausgangssignals in einer relativ kurzen Zeit erreicht (z. B. weniger als einer Zerhackphase). Zum Beispiel kann bei einem Ausführungsbeispiel das Logikelement bzw. logische Element 416 die erste digitale Signalkomponente von der zweiten digitalen Signalkomponente in jeder Zerhackphase subtrahieren, um ein digitales Ausgangssignal gleich der Differenz der digitalen Signalkomponenten zu erzeugen. Die Subtraktion der Signalkomponenten hebt den Versatz auf, der in dem analogen Signal vorhanden ist, wodurch die Wirkung von instabilen Versätzen beseitigt wird (z. B. verursacht durch Temperaturabweichungen oder Abweichungen einer mechanischen Belastung, die durch Feuchtigkeitsänderungen verursacht wird), die herausgelöscht werden.
Obwohl 4 eine Verzögerungsentfernungsschaltungsanordnung darstellt, die zwei Signalpfade aufweist, ist die Erfindung, die hierin bereitgestellt wird, nicht auf eine Verzögerungsentfernungsschaltungsanordnung mit zwei Signalpfaden begrenzt. Bei alternativen Ausführungsbeispielen kann die Verzögerungsentfernungsschaltungsanordnung eine Mehrzahl von Signalpfaden aufweisen (z. B. 3, 4 etc.), wobei die entsprechenden Signalpfade ausgebildet sind, um eine getrennte digitale Signalkomponente zu einem logischen Element bereitzustellen, das ausgebildet ist, um ein nichtverzögertes, versatzkompensiertes, digitales Ausgangssignal zu erzeugen.
5a–5c stellen ein genaueres Ausführungsbeispiel einer magnetischen Sensorschaltung 500 dar, die eine Verzögerungsentfernungsschaltungsanordnung aufweist, die eine Mehrzahl von Registern aufweist.
Wie in 5a dargestellt ist, weist die Magnetsensorschaltung 500 ein Magnetsensorbauelement 502 auf, das eine Spin-Hall-Platte aufweist. Die Spin-Hall-Platte gibt ein analoges Signal (z. B. eine Hall-Spannung) an eine Zerhackerzeugungsschaltung 504 aus, die ein zerhacktes analoges Signal erzeugt, das einem ADC-Wandler bereitgestellt wird (der Elemente 506 und 508 aufweist). Der ADC-Wandler ist ausgebildet, um das empfangene analoge Signal in ein digitales Signal umzuwandeln, das der digitalen Verfolgungslogik 510 bereitgestellt wird.
Die digitale Verfolgungslogik 510 weist eine Verzögerungsentfernungsschaltungsanordnung auf, die eine Mehrzahl von Registern 512 aufweist (z. B. 2, 4 oder 8 Register für 4 Spin-Phasen), die jeweils ausgebildet sind, um digitale Signaldaten zu speichern, die einem verfolgten digitalen Signal entsprechen, das durch die digitale Verfolgungslogik 510 für jede Zerhackphase erzeugt wird. Durch Summieren oder Differenzbildung von digitalen Signaldaten, die in der Mehrzahl von Registern 512 gespeichert sind, kann für jede Zerhackphase ein digitales Ausgangssignal auf eine Weise konstruiert werden, die einen Versatz auslöscht, der in dem analogen Signal vorhanden ist, ohne eine Zerhackerverzögerung einzubringen (wie z. B. in 1b gezeigt ist).
Während der Operation der Magnetsensorschaltung 500 kann die Mehrzahl der Register 512 an jeder Zerhackphase aktualisiert werden (wobei die Zerhackphase durch den Synchronisationstakt 516 definiert sein kann). Dies erlaubt, dass die Registerschaltungsanordnung kontinuierlich ein digitales Ausgangssignal erzeugt, aus den Daten, die in der Mehrzahl der Register gespeichert sind, für jede Zerhackphase. Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Mehrzahl der Register 512 durch sukzessive Annäherung aktualisiert werden (z. B. findet der ADC das Signal durch Starten mit dem höchstwertigen Bit und enden an dem niederwertigsten Bit), Schritt-für-Schritt-Verfolgung, adaptive Verfolgung (z. B. ist der ADC ausgebildet, um in n-ten Schrittinkrementen zu verfolgen, wobei n = 2, 4, 8 etc.) etc.
Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Mehrzahl der Register 512 ein Hauptregister und ein oder mehrere Nebenregister aufweisen. Das Hauptregster ist ausgebildet, um eine erste digitale Signalkomponente zu speichern, die eine erste Version des digitalen verfolgten Signals aufweist, während die Nebenregister ausgebildet sind, um eine oder mehrere Versionen des digitalen verfolgten Signals zu speichern, die im Hinblick auf die erste digitale Signalkomponente modifiziert sind. Der Ausgang der Haupt- bzw. Master- und Neben- bzw. Slave-Register kann mathematisch bearbeitet werden, um ein nichtverzögertes, versatzkompensiertes, digitales Ausgangssignal zu erzeugen.
5b stellt ein detaillierteres Ausführungsbeispiel einer digitalen Verfolgungslogik 510a dar, die eine Verzögerungsentfernungsschaltungsanordnung aufweist, die eine Mehrzahl von Registern 512 aufweist, wie in der Magnetsensorschaltung von 5a gezeigt ist. Wie in 5b dargestellt ist, wird ein zerhacktes digitales Signal durch einen digitalen Zerhackmodulator 518 demoduliert (z. B. ausgebildet, um alternativ das zerhackte digitale Signal mit einem positiven und einem negativen Wert zu multiplizieren). Das demodulierte, digitale Signal wird dann einem ersten und einem zweiten Signalpfad bereitgestellt, die jeweils ausgebildet sind, um eine erste und zweite digitale Signalkomponente zu erzeugen.
Der erste Signalpfad weist ein erstes Verfolgungselement 520 und ein erstes Register 522 auf. Das erste Verfolgungselement 520 ist ausgebildet, um das digitale Signal zu verfolgen, während das erste Register ausgebildet ist, das verfolgte, digitale Signal zu speichern. Das erste Verfolgungselement 520 weist ferner ein erstes Begrenzungselement 524 auf, ausgebildet, um selektiv die Verfolgung des digitalen Signals während einer oder mehrerer Taktperioden (z. B. einer ersten Taktperiode) von selektiven Zerhackphasen zu begrenzen. Zum Beispiel kann das Begrenzungselement 524 verursachen, dass die digitale Signalkomponente, die in dem ersten Register 522 gespeichert ist, das digitale Signal in einer ersten Taktperiode von selektiven Zerhackphasen nicht verfolgt (z. B. kann das erste Register 522 eine verfolgte erste digitale Signalkomponente selektiv speichern, abgesehen von der ersten Taktperiode), aber das digitale Signal in nachfolgenden Taktperioden in den selektiven Zerhackphasen zu verfolgen.
Der zweite Signalpfad weist ein zweites Verfolgungselement 526, einen Inverter 528 und ein zweites Register 530 auf. Das zweite Verfolgungselement 526 ist ausgebildet, um das digitale Signal auf dieselbe Weise zu verfolgen wie das erste Verfolgungselement 520. Der Inverter 528 invertiert die Amplitude des verfolgten, digitalen Signals (d. h. ändert die Polarität des digitalen Signals, um eine entgegengesetzte Amplitude aufzuweisen), bevor es dem zweiten Register bereitgestellt wird, das ausgebildet ist, das verfolgte, digitale Signal zu speichern. Das zweite Verfolgungselement 526 weist ferner ein Begrenzungselement 532 auf, das ausgebildet ist, um selektiv das Verfolgen des digitalen Signals an einer oder mehreren Taktperioden (z. B. einer ersten Taktperiode) der selektiven Zerhackphasen zu begrenzen. Zum Beispiel kann das Begrenzungselement 532 verursachen, dass die invertierte digitale Signalkomponente, die in dem zweiten Register 530 gespeichert ist, das digitale Signal in einer ersten Taktperiode von selektiven Zerhackphasen nicht verfolgt, aber das digitale Signal in nachfolgenden Taktzyklen der selektiven Zerhackphasen verfolgt.
Während unterschiedlicher Zerhackphasen können das erste und das zweite Register zwischen einer Hauptregisterfunktionalität, in der das Register ein nichtbegrenztes, digitales Signal speichert, und einer Nebenregisterfunktionalität wechseln, in der das Register ein begrenztes digitales Signal speichert (z. B. ein digitales Signal mit einer oder mehreren begrenzten Taktperioden). Zum Beispiel kann in einer ersten Zerhackphase das erste Register 522 als ein Hauptregister arbeiten (z. B. begrenzt das Begrenzungselement 524 das verfolgte digitale Signal nicht), und das zweite Register 530 kann als ein Nebenregister arbeiten (z. B. sperrt das Begrenzungselement 532 das verfolgte digitale Signal nicht ab), während in einer zweiten Zerhackphase das erste Register 522 als ein Nebenregister arbeiten kann (z. B. begrenzt das Begrenzungselement 524 das verfolgte, digitale Signal), und das zweite Register 530 als ein Hauptregister arbeiten kann (z. B. begrenzt das Begrenzungselement 532 das verfolgte digitale Signal). Bei einem Ausführungsbeispiel erlaubt das selektive Begrenzen der Nebenregister über mehrere Zerhackphasen eine sich langsam ändernde Differenz, die zwischen Haupt- und Nebenregistern erzeugt wird, um einen sich langsam ändernden Versatz zu löschen.
Bei einem wiederum anderen Ausführungsbeispiel können das erste und/oder zweite Begrenzungselement aktiviert oder deaktiviert werden, abhängig von der digitalen Signalaktivität. Zum Beispiel kann das Absperren deaktiviert werden, wenn die Flanke des verfolgten digitalen Signals groß ist, und aktiviert werden, wenn die Flanke des verfolgten digitalen Signals klein ist.
Ein Logikelement 534 ist ausgebildet, um digitale Signalkomponenten mathematisch zu bearbeiten, die in dem ersten Register und dem zweiten Register gespeichert sind. Zum Beispiel erzeugt das Logikelement 534 durch Summieren oder Differenzbildung der digitalen Signale, die in dem ersten und zweiten Register gespeichert sind, ein digitales Ausgangssignal, das aus der digitalen Verfolgungslogik 510a ausgegeben wird, mit einem Wert von zweimal dem analogen Signalwert, aber mit einem gelöschten Versatz und ohne Zerhackerverzögerung.
5c stellt ein alternatives Ausführungsbeispiel der digitalen Verfolgungslogik 510b mit einem einzelnen Verfolgungselement 519 dar, das ein digitales, verfolgtes Signal zu den Begrenzungselementen 524 und 532 bereitstellt, die innerhalb jedes Signalpfads angeordnet sind. Der Entwurf der digitalen Verfolgungslogik 510b erlaubt eine Reduktion bei der Hardware des Systems, da ein einzelnes Verfolgungselement verwendet wird.
5d stellt ein wiederum anderes alternativen Ausführungsbeispiel der digitalen Verfolgungslogik 510c mit einer Mehrzahl von N Signalpfaden dar, wobei N = 1, 2, 3, 4 etc. Wie in 5d gezeigt ist, weist die digitale Verfolgungslogik 510c ein einzelnes Verfolgungselement 519 auf, das ein digitales, verfolgtes Signal zu einer Mehrzahl von N Signalpfaden bereitstellt, wobei jeder Signalpfad ein Begrenzungselement und ein Register aufweist. Das Register in jedem Signalpfad kann ausgebildet sein, um eine einzelne digitale Signalkomponente zu speichern, die einer Zerhackphase entspricht.
Ein logisches Element 534 ist ausgebildet, um digitale Signalkomponenten zu empfangen, von den digitalen Signalpfaden, die einer spezifischen Zerhackphase entsprechen, um die nichtverzögerte, versatzkompensierte, digital verfolgte Ausgabe zu erzeugen. Zum Beispiel wird eine erste digitale Signalkomponente (z. B. S_{REG_1}) durch eines der Mehrzahl von Registern bereitgestellt, die als ein Hauptregister wirken, das eine unverzögerte digitale Signalkomponente speichert (z. B. mit einem verfolgten, digitalen Signal, das während der spezifischen Zerhackphase nicht begrenzt wurde), und die zweite digitale Signalkomponente (z. B. S_{REG_2}) wird durch eines der Mehrzahl der Register bereitgestellt, die als ein Nebenregister wirken, das eine verzögerte, digitale Signalkomponente speichert (z. B. mit einem verfolgten, digitalen Signal, das für eine oder mehrere Taktperioden der spezifischen Zerhackphase begrenzt wurde).
Bei zwei spezifischen Ausführungsbeispielen kann die digitale Verfolgungslogik 510c N = 4 und N = 8 Signalpfade aufweisen (d. h. 4 oder 8 Register aufweisen). Bei einem Ausführungsbeispiel kann für eine digitale Verfolgungslogik, die vier (4) Register aufweist, jedes Register ausgebildet sein, um ein verfolgtes digitales Signal zu speichern, das einer von vier (4) Spin-Phasen entspricht (wobei eine Spin-Phase einer Richtung entspricht, in der Strom entlang einer Hall-Platte während des Strom-Spins geleitet wird). Bei einem Ausführungsbeispiel kann für eine digitale Verfolgungslogik, die acht (8) Register aufweist, jedes der acht (8) Register ausgebildet sein, um ein verfolgtes digitales Signal zu speichern, das einer von vier (4) Spin-Phasen (spinning Phase) entspricht, mit einer ersten Zerhackphasenpolarität (z. B. +1), und einer von vier (4) Spin-Phasen mit einer zweiten Zerhackphasenpolarität (z. B. –1; erzeugt mit einer kreuzgekoppelten Eingangsstufe eines Komparators).
Bei solchen Ausführungsbeispielen weist das System ein einzelnes Register auf, das mit einer Hauptregisterfunktionalität arbeitet, und bei dem ein oder mehrere des Rests der Register mit einer Nebenregisterfunktionalität arbeiten. Zum Beispiel kann bei einem Ausführungsbeispiel, bei dem die digitale Verfolgungslogik vier (4) Signalpfade aufweist, während einer einzelnen Zerhackphase eines der Register als ein Hauptregister arbeiten, während ein oder mehrere der drei anderen Register als ein Nebenregister arbeiten können.
5e stellt Signaldiagramme dar, die der Magnetsensorschaltung entsprechen, die in 5b gezeigt ist. Der Graph 536 stellt ein nichteinschränkendes Ausführungsbeispiel dar, bei dem digitale Signale, die in dem Haupt- und Nebenregister gespeichert sind, eine entgegengesetzte Polarität aufweisen. Wie in dem Graph 536 gezeigt ist, wirkt in einer ersten Zerhackphase 546 ein digitales Signal 542 (das eine positive Basissignalkomponente 538a und eine positive Versatzkomponente 540a aufweist), die in dem ersten Register 522 gespeichert ist, das als ein Hauptregister, das das Verfolgen des analogen Signals von einer Zeit t₀ beginnt. Ein digitales Signal 544, das in einem zweiten Register 530 gespeichert ist, wirkt als ein Nebenregister und ist daher für die erste Taktperiode begrenzt (z. B. von Zeit t₀ bis Zeit t₁) vor dem Beginn des Verfolgens des analogen Signals zu einer Zeit t₁. Daher wird das Verfolgen des digitalen Signals 544 um einen Taktzyklus im Hinblick auf das digitale Signal 542 verzögert (z. B. wird das digitale Signal 542 sieben kontinuierlichen „Schritten” in der ersten Zerhackphase unterzogen, während das digitale Signal sechs kontinuierlichen „Schritten” in der ersten Zerhackphase unterzogen wird), in der ersten Zerhackphase. Dementsprechend, wie in Graph 536 gezeigt ist, ist während der ersten Zerhackphase der absolute Wert der Größe des digitalen Signals 542 größer als der absolute Wert der Größe des digitalen Signals 544, da das digitale Signal 544 dem digitalen 542 folgt, abgesehen von der ersten Taktperiode der ersten Zerhackphase 546.
Während der zweiten Zerhackerphase 548 wirkt das digitale Signal 544 (das eine negative Basissignalkomponente und eine positive Versatzsignalkomponente aufweist), die in dem zweiten Register 530 gespeichert ist, als Hauptregister, das das Verfolgen eines entgegengesetzten Werts des analogen Signals von der Zeit t₃ beginnt. Das digitale Signal 542, das in dem ersten Register 522 gespeichert ist, wirkt als ein Nebenregister und wird daher für eine Taktperiode begrenzt (von t₃ bis t₄), bevor das Verfolgen des analogen Signals von einer Zeit t₄ begonnen wird. Daher wird das Verfolgen des digitalen Signals 542 um einen Taktzyklus im Hinblick auf das digitale Signal 544 verzögert (z. B. wird das digitale Signal 544 einem zusätzlichen „Schritt” in der zweiten Zerhackphase unterzogen im Vergleich zu dem digitalen Signal 542), in der zweiten Zerhackphase. Dementsprechend, wie in Graph 536 gezeigt ist, ist der absolute Wert der Größe des digitalen Signals 542 größer als der absolute Wert der Größe des digitalen Signals 544, da das digitale Signal 542 während der ersten Taktperiode der zweiten Zerhackphase 548 begrenzt ist.
Die Addition der digitalen Signale 542 und 544 führt zu einem digitalen Ausgangssignal 554, wie in Graph 552 dargestellt ist. Die Verfolgungsverzögerung von jeder Zerhackphase um eine Taktperiode entfernt den Versatz aus dem digitalen Ausgangssignal 554. Ferner, da das digitale Ausgangssignal 554 aus gespeicherten digitalen Werten erzeugt wird, die jeder Zerhackphase entsprechen, weist das digitale Ausgangssignal 554 einen digitalen Versatz auf, der im Wesentlichen ohne eine lange Verzögerungszeit entfernt wird.
In dem Fall, dass ein Versatz während der ersten Zerhackphase verbleibt, nimmt der Versatz während nachfolgender Zerhackerphasen ab durch ein „Biegen” der ersten Verfolgungsaktualisierung der Nebenregister, wie bei dem digitalen Signal 544 zwischen der zweiten und dritten Zerhackphase 548 und 550 dargestellt ist. Dieses Biegen erlaubt eine langsame Änderung einer Differenz zwischen den (entgegengesetzten) Registerwerten und somit eine Versatzaktualisierung. Wie z. B. in 5e dargestellt ist, nimmt der Versatz, der in der ersten Zerhackphase 546 vorhanden ist, weiter während nachfolgender Zerhackphasen ab, was zu einer langsamen Abnahme der Zerhackerversatzwelligkeit 556 führt, die mit der Zeit abnimmt. Die langsame Abnahme der Zerhackerversatzwelligkeit 556 wird möglich gemacht (über eine lange Zeitperiode) aufgrund der Art und Weise, wie das Begrenzen (oder die Verzögerung) für Nebenregister eingeführt wird.
6a stellt ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Magnetsensorschaltung 600 dar, mit einer Verzögerungsentfernungsschaltungsanordnung, die ein digitales Tiefpassfilter aufweist. Das digitale Tiefpassfilter ist innerhalb eines zweiten Signalpfads ausgebildet, der ausgebildet ist, um eine modulierte Versatzkomponente zu erzeugen. Die modulierte Versatzkomponente, die aus dem zweiten Signalpfad ausgegeben wird, ist mit einem demodulierten Signal überlagert, das durch einen ersten Signalpfad bereitgestellt wird, um ein nichtverzögertes, versatzkompensiertes, digitales Ausgangssignal zu erzeugen.
Genauer gesagt weist die Magnetsensorschaltung 600 eine Zerhack-Erzeugungsschaltung 604 auf, die einen oder mehrere Strominversionsschalter 603 aufweist, die jeweils mit einer DC-Stromquelle gekoppelt sind. Die Mehrzahl der Schalter kann selektiv betrieben werden, um periodisch eine Inversion des Sensorvorspannungsstroms bereitzustellen, der an die magnetische Sensorvorrichtung auf eine Weise angelegt ist, die die Polarität des analogen Signals „zerhackt” (d. h. periodisch alterniert), das aus der Magnetfeldsensor-Vorrichtung bzw. dem – Bauelement 602 ausgegeben wird. Zum Beispiel können Strominversionsschalter 603a und 603b ausgebildet sein, um entweder einen positiven Strom (der sich von der Stromquelle 605a zu Stromsenke 605b bewegt) über die Magnetfeldsensorvorrichtung 602 bereitzustellen, um ein erstes analoges Ausgangssignal zu erzeugen, oder die Strominversionsschalter 603a und 603b können ausgebildet sein, um einen negativen Strom (der sich von Stromquelle 605b zu Stromsenke 605a bewegt) über die Magnetfeldsensorvorrichtung 602 bereitzustellen, um ein zweites analoges Ausgangssignal zu erzeugen, das eine Polarität entgegengesetzt zu dem ersten analogen Ausgangssignal aufweist.
Bei einem Ausführungsbeispiel sind die ADC-Zerhackerschalter 604b auf dieselbe Weise für beide Stromrichtungen verbunden, die durch Strominversionsschalter 603 erzeugt werden, aber die ADC-Zerhackerschalter werden am Ende jeder Spin-Phase ausgeschaltet, um eine asymmetrische Ladungsinjektion zu kompensieren. Daher kann die selektive Operation der ADC-Zerhackerschalter einen Restversatz vermeiden durch eine asymmetrische Ladungsinjektion (die üblicherweise durch Fehlanpassung und asymmetrische Taktleitungen verursacht wird). Es wird darauf hingewiesen, dass die Zerhackerzeugungsschaltungen aus 5a und 6a austauschbar sind und dass jede für eine Magnetsensorschaltung verwendet werden kann, wie sie hierin bereitgestellt wird.
Die Ausgabe der Zerhackerzeugungsschaltung 604 wird einem ADC 606 bereitgestellt. Bei einem Ausführungsbeispiel kann der ADC 606 ausgebildet sein, um die DC-Versatzinformationen zu empfangen, die durch die digitale Signalverarbeitungseinheit 610 bestimmt werden, von einem Register 608. Die Versatzinformationen können erfolgreich an den ADC angewendet werden (z. B. in einer nächsten Betriebsphase, um den Versatz des Magnetsensors zu löschen). Die Wiederverwendung eines berechneten Versatzwerts kann eine Versatzkompensation bereitstellen, ohne Versatzkompensationstechniken ausführen zu müssen, wodurch der Versatz reduziert oder entfernt wird, um eine schnellere Akquisition oder einen Erwerb des Signals bereitzustellen und Zeit und Energie zu sparen.
Die digitale Signalverarbeitungseinheit 610 weist zwei Signalpfade auf. Der erste Signalpfad weist einen ersten digitalen Zerhackmodulator 612 auf, der ausgebildet ist, um das Ausgangssignal des ADC zu invertieren durch Multiplizieren des Ausgangssignals mit einem Signal, das zwischen einem positiven und einem negativen Wert bei einer Zerhackfrequenz schaltet (z. B. ist in einer ersten Zerhackphase der Wert des Signals f_chop +1, in einer zweiten Zerhackphase ist der Wert des Signals f_chop –1 etc.). Der Modulationsschalter demoduliert daher ein zerhacktes AC-Signal, das aus dem ADC 606 ausgegeben wird, um ein demoduliertes Signal zu erzeugen, das eine Niedrigfrequenz-Basiskomponente aufweist (die z. B. eine Frequenz aufweist, die viel niedriger ist als die Zerhackerfrequenz/digitale Takt-(ADC-)Frequenz), überlagert mit einer Hochfrequenz-ADC-Versatzkomponente (z. B. einem Niedrigfrequenzsignal mit einem positiven Basiswert, mit einem Versatzwert, der zwischen einem positiven Versatz/negativen Versatz bei einer hohen Zerhackfrequenz alterniert).
Der zweite Signalpfad weist ein Tiefpassfilter 614 und einen zweiten digitalen Zerhackmodulator 616 auf. Das Tiefpassfilter 614 ist ausgebildet, um das Ausgangssignal des ADC zu filtern, um ein Signal mit einem Niedrigfrequenzversatz zu erzeugen. Der zweite digitale Zerhackmodulator 616 ist ausgebildet, um das gefilterte Niedrigfrequenzversatzsignal zu modulieren, um ein Signal mit einer hochfrequenzmodulierten AC-Versatzkomponente zu erzeugen. Ein logisches Element 618 ist ausgebildet, um digitale Signalkomponenten von dem ersten und zweiten Signalpfad mathematisch zu bearbeiten. Ein Summieren des digitalen Signals, das aus dem ersten Signalpfad ausgegeben wird (mit einer Niedrigfrequenzbasiskomponente überlagert mit einer Hochfrequenz-AC-Versatzkomponente), mit dem digitalen Signal, das aus dem zweiten Signalpfad ausgegeben wird (mit einer hochfrequenzmodulierten AC-Versatzkomponente), führt zu einem nichtverzögerten, versatzkompensierten, digitalen Ausgangssignal.
6b stellt Signaldiagramme dar, die der Magnetsensorschaltung aus 6a entsprechen. Der Graph 622 stellt ein exemplarisches, analoges Signal 624 dar, das aus dem Magnetsensorelement ausgegeben wird, das eine Basissignalkomponente 623 und eine Versatzkomponente 625 aufweist. Wie in 6b dargestellt ist, werden die Signalkomponenten in unterschiedlichen Zerhackphasen durch das Suffix a, b, c etc. bezeichnet.
Der Graph 626 stellt ein exemplarisches, digitales Signal dar, das aus dem ADC 606 ausgegeben wird. Wie gezeigt ist, weist das digitale Signal 628 ein AC-Signal auf, das mit einem Niedrigfrequenzversatz überlagert ist (z. B. im Wesentlichen DC-Versatz). Der Niedrigfrequenzversatz verursacht, dass das zerhackte, digitale Signal 628 einen Mittelwert aufweist, der weg von einem Wert von Null um einen Betrag gleich dem Wert des Niedrigfrequenzversatzes verschoben wird. Das digitale Signal 628 variiert von einem positiven Signalwert zu einem negativen Signalwert in den unterschiedlichen Zerhackphasen. Zum Beispiel ist in der ersten Zerhackphase, von Zeit T₀ bis Zeit T₁, das zerhackte, digitale Signal 628 positiv, während in der zweiten Zerhackphase, von Zeit T₁ bis Zeit T₂, das zerhackte, digitale Signal 628 negativ ist. Es wird darauf hingewiesen, dass die positiven Werte durch eine Zerhackerzeugungsschaltung oder durch Haupt- oder Nebenregister bei verschiedenen Ausführungsbeispielen bereitgestellt werden können.
Der Graph 630 stellt ein exemplarisches, gefiltertes, digitales Signal 632 dar, das aus dem Tiefpassfilter 614 in dem zweiten digitalen Signalpfad ausgegeben wird. Das gefilterte Signal 632 stellt das Löschen der AC-Signalkomponente in dem zerhackten, digitalen Signal 628 dar, sodass die Ausgabe des Tiefpassfilters sich über die Zeit einschwingt (z. B. nach der Zeit T₃), als ein Signal, das einen Niedrigfrequenzversatzwert aufweist (d. h. ein Signal, das einen positiven Versatzwert und im Wesentlichen keine Basissignalkomponente aufweist).
Der Graph 634 stellt ein exemplarisches Signal 636 dar, das aus dem zweiten, digitalen Zerhackmodulator 616 ausgegeben wird. Das Signal 636 weist eine Versatzkomponente auf, die moduliert ist, um einen Wert aufzuweisen, der zwischen einem positiven Wert O₁ und einem negativen Wert O₂ alterniert. Genauer gesagt wird das Signal 636 erzeugt durch Multiplizieren des Signals 632 mit einem Signal, das zwischen einem positiven und einem negativen Wert bei einer Zerhackfrequenz schaltet (z. B. ist in einer ersten Zerhackphase der Wert des Signals f_chop +1, in einer zweiten Zerhackphase ist der Wert des Signals f_chop –1 etc.).
Der Graph 638 stellt ein exemplarisches Signal 640 dar, das aus einem logischen Element 618 ausgegeben wird. Das Signal 640 weist einen gelöschten Versatz auf und wird ohne Zerhackerverzögerung erreicht. Das Signal wird erzeugt durch Subtrahieren des Signals von dem zweiten Pfad, der eine Hochfrequenz-AC-Versatzkomponente aufweist, von dem Signal in dem ersten Pfad, das eine Niedrigfrequenzbasiskomponente und eine Hochfrequenz-AC-Versatzkomponente aufweist.
7 stellt ein Flussdiagramm eines exemplarischen Verfahrens 700 zum digitalen Verfolgen eines Magnetfeldsensorausgangssignals auf eine Weise dar, die ein nichtverzögertes, versatzkompensiertes, digitales Ausgangssignal erzeugt.
Während das Verfahren 700 nachfolgend als eine Reihe von Handlungen oder Ereignissen dargestellt und beschrieben ist, wird darauf hingewiesen, dass die dargestellte Reihenfolge solcher Handlungen oder Ereignisse nicht in einem einschränkenden Sinn interpretiert werden soll. Zum Beispiel können einige Handlungen in unterschiedlichen Reihenfolgen und/oder gleichzeitig zu anderen Handlungen oder Ereignissen auftreten, abgesehen von jenen, die hierin dargestellt und beschrieben sind. Zusätzlich dazu sind vielleicht nicht alle dargestellten Handlungen erforderlich, um einen oder mehrere Aspekte oder Ausführungsbeispiele der Offenbarung hierin zu implementieren. Ferner können ein oder mehrere der Handlungen, die hierin gezeigt sind, als eine oder mehrere separate Handlungen und/oder Phasen ausgeführt werden.
Bei 702 wird ein analoges Signal proportional zu einem erfassten, angelegten Magnetfeld erzeugt. Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das analoge Signal durch eine Magnetfeldsensorvorrichtung erzeugt werden, die einen Hall-Effekt-Magnetfeldsensor aufweist, einen anisotropen Magnetoresistenz-(AMR-)Magnetfeldsensor, einen Giant-Magnetoresistenz-(GMR-)Magnetfeldsensor etc.
Bei 704 wird das analoge Signal zerhackt. Das Zerhacken des analogen Signals weist auf, dass die Polarität von analogen Signalen, die aus einer Magnetsensorvorrichtung ausgegeben werden, periodisch zeitlich geschaltet werden kann (z. B. während unterschiedlicher Zerhackphasen geschaltet werden kann), auf eine Weise, die die Polarität des analogen Signals ändert, ohne die Polarität des Versatzes zu ändern, um ein zerhacktes Signal zu erzeugen.
Ein zerhacktes, analoges Signal wird in ein verfolgtes, digitales Signal bei 706 umgewandelt.
Bei 708 wird eine Mehrzahl von digitalen Signalkomponenten aus dem verfolgten, digitalen Signal innerhalb einer Zerhackphase erzeugt. Zum Beispiel kann bei einem Ausführungsbeispiel eine erste, digitale Signalkomponente das verfolgte, digitale Signal aufweisen, das einer ersten Zerhackphase entspricht, während die zweite, digitale Signalkomponente ein verfolgtes, digitales Signal aufweisen kann, das im Hinblick auf die erste, digitale Signalkomponente modifiziert ist und der ersten Zerhackphase entspricht.
Die Mehrzahl der digitalen Signalkomponenten kann durch eine Mehrzahl von Signalpfaden bereitgestellt sein, wobei jeweilige Signalpfade ausgebildet sind, um eine digitale Signalkomponente innerhalb jeder Zerhackphase einer Magnetsensorvorrichtung bei 708 bereitzustellen. Zum Beispiel wird bei einem Ausführungsbeispiel das zerhackte, digitale Signal durch einen ersten, digitalen Signalpfad empfangen (Schritt 710), der ausgebildet ist, um eine erste, digitale Signalkomponente innerhalb einer Zerhackphase bereitzustellen, und durch einen zweiten, digitalen Signalpfad (Schritt 712) mit einem oder mehreren Verzögerungsentfernungselementen, und ausgebildet, um eine zweite, digitale Signalkomponente innerhalb der Zerhackphase bereitzustellen. Bei einem Ausführungsbeispiel kann der erste, digitale Signalpfad ferner ein oder mehrere Verzögerungsentfernungselemente aufweisen.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Verzögerungsentfernungselemente eine Vielzahl von Komponenten aufweisen können. Bei einem Ausführungsbeispiel können die Verzögerungsentfernungselemente in dem ersten, digitalen Signalpfad ein erstes Register aufweisen, während Verzögerungsentfernungselemente in dem zweiten, digitalen Signalpfad ein zweites Register aufweisen können, wie oben in Bezug auf 5a–5c beschrieben ist. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel können die Verzögerungsentfernungselemente in dem zweiten, digitalen Signalpfad ein Tiefpassfilter aufweisen, wie oben in Bezug auf 6a–6b beschrieben ist.
Bei 714 kann die Mehrzahl der digitalen Signalkomponenten mathematisch bearbeitet werden (z. B. addiert, subtrahiert), um ein nichtverzögertes, versatzkompensiertes, digitales Ausgangssignal zu erzeugen.
Der Erfinder weist darauf hin, dass Differenzbildung, die hierin bereitgestellt wird, alternative Prozesse umfassen soll, die denselben allgemeinen Prozess der Versatzlöschung ausführen, aber die den Prozess variieren (z. B. in einen Summierungsprozess), durch Ändern von einer oder mehreren Signalpolaritäten. Zum Beispiel können bei einem Ausführungsbeispiel anstelle einer Differenzbildung durch die Schalter, die eine positive Differenz zwischen der positiven Hall-Spannung und der negativen Hall-Spannung in einer Zerhackphase erzeugen, Schalter ausgebildet sein, um Versätze mit entgegengesetzten Polaritäten in einer Zerhackphase zu erzeugen (z. B. um positiv und negativ zu sein), so dass eine Summierung (und keine Differenzbildung) zum Löschen der Versätze verwendet wird.
Obwohl die Erfindung im Hinblick auf eine oder mehrere Implementierungen dargestellt und beschrieben wurde, können Änderungen und/oder Modifikationen an den dargestellten Beispielen ausgeführt werden, ohne von dem Wesen und dem Schutzbereich der beiliegenden Ansprüche abzuweichen. Zum Beispiel, obwohl die Erfindung hierin in Bezug auf weiche Fehler beschrieben wurde, wird ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet erkennen, dass das Verfahren und die Vorrichtung, die hierin bereitgestellt sind, auch auf permanente Speicherfehler angewendet werden können. Ferner kann der beanspruchte Gegenstand als ein Verfahren, eine Vorrichtung oder ein Herstellungsartikel implementiert sein, die standardmäßige Programmier- und/oder Konstruktionstechniken verwenden, um Software, Firmware, Hardware oder jegliche Kombination derselben zu erzeugen, um einen Computer zu steuern, um den offenbarten Gegenstand zu implementieren. Der Ausdruck „Herstellungsartikel”, wie er hierin verwendet wird, soll ein Computerprogramm umfassen, das für jegliche computerlesbare Vorrichtung, Träger oder Medium zugreifbar ist. Natürlich werden Fachleute auf dem Gebiet erkennen, dass viele Modifikationen an dieser Konfiguration ausgeführt werden können, ohne von dem Schutzbereich oder Wesen des beanspruchten Gegenstands abzuweichen.
Genauer gesagt soll der Bezug auf die verschiedenen Funktionen, die durch die oben beschriebenen Komponenten oder Strukturen ausgeführt werden (Anordnungen, Vorrichtungen, Schaltungen, Systeme etc.), die Ausdrücke (einschließlich Bezugnahme auf eine „Einrichtung”), die zum Beschreiben solcher Komponenten verwendet werden, außer anderweitig angegeben, jeglicher Komponente oder Struktur entsprechen, die die spezifizierte Funktion der beschriebenen Komponente ausführt (die z. B. funktional äquivalent ist), obwohl sie nicht strukturell äquivalent zu der offenbarten Struktur ist, die die Funktion in den hierin dargestellten exemplarischen Implementierungen der Erfindung ausführt. Zusätzlich dazu, während ein bestimmtes Merkmal der Erfindung möglicherweise im Hinblick auf nur eine von mehreren Implementierungen offenbart wurde, kann ein solches Merkmal mit einem oder mehreren anderen Merkmalen der anderen Implementierungen kombiniert werden, wie es für eine gegebene oder bestimmte Anwendung erwünscht oder vorteilhaft ist. Ferner, falls die Ausdrücke „umfassen”, „umfasst”, „haben”, „hat”, „mit” oder Varianten derselben entweder in der detaillierten Beschreibung oder den Ansprüchen verwendet werden, sollen solche Ausdrücke umfassend auf eine Weise ähnlich zu dem Ausdruck „aufweisen” sein.

Claims

Magnetische Sensorschaltung, die folgende Merkmale aufweist: eine Magnetfeldsensorvorrichtung, die ausgebildet ist, um ein analoges Signal proportional zu einem angelegten Magnetfeld zu erzeugen; einen Analog-zu-Digital-Wandler (ADC), der ausgebildet ist, um das analoge Signal in ein digitales Signal umzuwandeln; und eine digitale Signalverarbeitungseinheit, die ausgebildet ist, um das analoge Signal digital zu verfolgen, wobei die digitale Signalverarbeitungseinheit eine Verzögerungsentfernungsschaltungsanordnung aufweist, die ausgebildet ist, um eine Mehrzahl von digitalen Signalkomponenten zu erzeugen, entsprechend einer Zerhackphase, basierend auf dem verfolgten digitalen Signal, und die Mehrzahl der digitalen Signalkomponenten mathematisch zu bearbeiten, um ein nichtverzögertes, versatzkompensiertes, digitales Ausgangssignal innerhalb der Zerhackphase zu erzeugen.
Die magnetische Sensorschaltung gemäß Anspruch 1, bei der die Verzögerungsentfernungsschaltungsanordnung folgende Merkmale aufweist: einen ersten Signalpfad, der ausgebildet ist, eine erste digitale Signalkomponente bereitzustellen, die der Zerhackphase entspricht; einen zweiten Signalpfad, der ein oder mehrere Verzögerungsentfernungselemente aufweist, die ausgebildet sind, um das digitale Signal zu bearbeiten, um eine zweite, digitale Signalkomponente bereitzustellen, die der Zerhackphase entspricht; und ein Logikelement, das ausgebildet ist, die erste und zweite digitale Signalkomponente zu addieren oder subtrahieren, um das nichtverzögerte, versatzkompensierte, digitale Ausgangssignal zu erzeugen.
Die magnetische Sensorschaltung gemäß Anspruch 2, bei der der erste Signalpfad ein oder mehrere Verzögerungsentfernungselemente aufweist, die ein erstes Register aufweisen, das ausgebildet ist, um die erste digitale Signalkomponente zu speichern, die das verfolgte, digitale Signal aufweist, und bei der das eine oder die mehreren Verzögerungsentfernungselemente in dem zweiten Signalpfad ein zweites Register aufweisen, das ausgebildet ist, um die zweite digitale Signalkomponente zu speichern, die das verfolgte, digitale Signal aufweist.
Die magnetische Sensorschaltung gemäß Anspruch 3, bei der die Verzögerungsentfernungsschaltungsanordnung zusätzliche Signalpfade aufweist, wobei die zusätzlichen Signalpfade jeweils ein zusätzliches Register aufweisen, das ausgebildet ist, um zusätzliche digitale Signalkomponenten zu speichern.
Die magnetische Sensorschaltung gemäß Anspruch 3 oder 4, bei der das eine oder die mehreren Verzögerungsentfernungselemente in dem ersten Signalpfad ferner ein erstes Begrenzungselement aufweisen und das eine oder die mehreren Verzögerungsentfernungselemente in dem zweiten Signalpfad ferner ein zweites Begrenzungselement aufweisen, wobei das erste und zweite Begrenzungselement ausgebildet sind, um selektiv das Verfolgen des digitalen Signals an einer oder mehreren Taktperioden innerhalb selektiver Zerhackphasen zu stoppen.
Die magnetische Sensorschaltung gemäß Anspruch 5, bei der während einer ersten Zerhackphase das erste Begrenzungselement ausgebildet ist, das Verfolgen der ersten digitalen Signalkomponente zu stoppen, die in dem ersten Register gespeichert ist, für eine oder mehrere Taktperioden, und bei der während einer direkt nachfolgenden zweiten Zerhackphase das zweite Begrenzungselement ausgebildet ist, das Verfolgen der zweiten digitalen Signalkomponente zu begrenzen, die in dem zweiten Register gespeichert ist, für eine oder mehrere erste Taktperioden.
Die magnetische Sensorschaltung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 6, die ferner folgendes Merkmal aufweist: eine Zerhackerzeugungsschaltung, die ausgebildet ist, eine Basiskomponente des analogen Signals zu modulieren, ohne eine Versatzkomponente des analogen Signals zu modulieren, wodurch verursacht wird, dass das digitale Signal eine hochfrequenzmodulierte Basiskomponente und eine Niedrigfrequenzversatzkomponente aufweist.
Die magnetische Sensorschaltung gemäß Anspruch 7, bei der der erste Signalpfad einen ersten digitalen Zerhackmodulator aufweist, der ausgebildet ist, das digitale Signal zu demodulieren und eine erste digitale Signalkomponente mit einer Niedrigfrequenzbasiskomponente und einer hochfrequenzmodulierten Versatzkomponente bereitzustellen; wobei der zweite Signalpfad folgende Merkmale aufweist: ein Tiefpassfilter, das ausgebildet ist, das digitale Signal tiefpasszufiltern, um ein Signal mit einer Basiskomponente mit einer Amplitude von im Wesentlichen null und einer Niedrigfrequenzversatzkomponente zu erzeugen; und einen zweiten, digitalen Zerhackmodulator, der ausgebildet ist, um die Niedrigfrequenzversatzkomponente zu modulieren, um eine zweite digitale Signalkomponente mit einer hochfrequenzmodulierten Versatzkomponente zu erzeugen.
Die magnetische Sensorschaltung gemäß Anspruch 7 oder 8, bei der die Zerhackerzeugungsschaltung einen oder mehrere ADC-Eingangs-Zerhacker-Schalter aufweist, die in Verarbeitungsrichtung aufwärts von der digitalen Signalverarbeitungseinheit angeordnet sind und ausgebildet sind, um selektiv Achsen des Magnetfeldsensors mit der digitalen Signalverarbeitungseinheit an einer Zerhackfrequenz zu koppeln.
Die magnetische Sensorschaltung gemäß Anspruch 9, bei der die ADC-Eingangs-Zerhacker-Schalter auf dieselbe Weise verbunden sind, wenn die Polarität des analogen Signals verändert wird, aber die ADC-Eingangs-Zerhacker-Schalter am Ende jeder Spin-Phase getrennt werden, um eine asymmetrische Ladungsinjektion zu kompensieren.
Die magnetische Sensorschaltung gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, bei der die Zerhackerzeugungsschaltung eine Mehrzahl von strominvertierenden Schaltern aufweist, die jeweils mit einer DC-Stromquelle gekoppelt sind, und bei der die Mehrzahl der strominvertierenden Schalter selektiv betrieben werden, um periodisch eine Inversion eines Sensorvorspannungsstroms bereitzustellen, der an das magnetische Sensorbauelement auf eine Weise angelegt ist, die periodisch eine Polarität des analogen Signals alterniert, das aus dem magnetischen Sensorbauelement ausgegeben wird.
Verfahren zum digitalen Verfolgen eines analogen Signals, das aus einem Magnetfeldsensorbauelement ausgegeben wird, das folgende Schritte aufweist: Erzeugen eines analogen Signals proportional zu einem angelegten Magnetfeld, das durch das Magnetfeldsensorbauelement erfasst wird; Erzeugen eines verfolgten, digitalen Signals, das das analoge Signal verfolgt; Erzeugen einer Mehrzahl von digitalen Signalkomponenten basierend auf dem verfolgten, digitalen Signal, wobei zwei oder mehr der Mehrzahl von digitalen Signalkomponenten einer Zerhackphase entsprechen; und mathematisches Bearbeiten der zwei oder mehr der Mehrzahl der digitalen Signalkomponenten, entsprechend einer Zerhackphase, um ein nichtverzögertes, versatzkompensiertes, digitales Ausgangssignal innerhalb der Zerhackphase zu erzeugen.
Verfahren gemäß Anspruch 12, bei dem das Erzeugen einer Mehrzahl von digitalen Signalkomponenten folgende Schritte aufweist: Bereitstellen des verfolgten, digitalen Signals einem ersten Signalpfad, der ausgebildet ist, um eine erste, digitale Signalkomponente bereitzustellen; und Bereitstellen des verfolgten, digitalen Signals einem zweiten Signalpfad, der ein oder mehrere Verzögerungsentfernungselemente aufweist, die ausgebildet sind, um das digitale verfolgte Signal zu bearbeiten, um eine zweite digitale Signalkomponente bereitzustellen.
Verfahren gemäß Anspruch 13, bei dem der erste Signalpfad ein oder mehrere Verzögerungsentfernungselemente aufweist, die ein erstes Register aufweisen, das ausgebildet ist, um die erste digitale Signalkomponente zu speichern, die das verfolgte, digitale Signal aufweist, und bei dem das eine oder die mehreren Verzögerungsentfernungselemente in dem zweiten Signalpfad ein zweites Register aufweisen, das ausgebildet ist, um die zweite, digitale Signalkomponente zu speichern, die das verfolgte, digitale Signal aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 14, bei dem während einer ersten Zerhackphase ein Verfolgen der ersten, digitalen Signalkomponente, die in dem ersten Register gespeichert ist, für eine oder mehrere Taktperioden der ersten Zerhackphase begrenzt wird; und bei dem während einer direkt nachfolgenden zweiten Zerhackphase das Verfolgen der zweiten, digitalen Signalkomponente, die in dem zweiten Register gespeichert ist, für eine oder mehrere Taktperioden der zweiten Zerhackphase begrenzt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15, bei dem der erste Signalpfad einen ersten digitalen Zerhackmodulator aufweist, der ausgebildet ist, das digitale Signal zu demodulieren und eine erste, digitale Signalkomponente mit einer Niedrigfrequenzbasiskomponente und einer hochfrequenzmodulierten Versatzkomponente bereitzustellen; wobei der zweite Signalpfad folgende Merkmale aufweist: ein Tiefpassfilter, das ausgebildet ist, das digitale Signal tiefpasszufiltern, um ein Signal mit einer Basiskomponente mit einer Amplitude von im Wesentlichen null und einer Niedrigfrequenzversatzkomponente zu erzeugen; und einen zweiten, digitalen Zerhackmodulator, der ausgebildet ist, um die Niedrigfrequenzversatzkomponente zu modulieren, um eine zweite digitale Signalkomponente mit einer hochfrequenzmodulierten Versatzkomponente zu erzeugen.
Magnetische Sensorschaltung, die folgende Merkmale aufweist: ein Magnetfeldsensorbauelement, das ausgebildet ist, um ein analoges Ausgangssignal proportional zu einem angelegten Magnetfeld zu erzeugen; eine Zerhackerzeugungsschaltung, die mit einem Ausgang des Magnetfeldsensors gekoppelt ist und ausgebildet ist, ein zerhacktes Signal durch periodisches Variieren der Polarität der Komponenten des analogen Signals zu erzeugen; eine digitale Verfolgungseinheit, die mit einem Ausgang der Zerhackerzeugungsschaltung gekoppelt ist, wobei die digitale Verfolgungseinheit folgende Merkmale aufweist: eine Mehrzahl von Registern, wobei die jeweiligen Register ausgebildet sind, eine digitale Signalkomponente zu speichern, die einer Zerhackphase entspricht; und ein Logikelement, das ausgebildet ist, um eine erste und zweite digitale Signalkomponente zu addieren oder subtrahieren, die einer spezifischen Zerhackphase entsprechen, um ein nichtverzögertes, versatzkompensiertes, digitales Ausgangssignal zu erzeugen, wobei die erste digitale Signalkomponente durch eines der Mehrzahl der Register bereitgestellt wird, die als ein Hauptregister wirken, das eine unverzögerte digitale Signalkomponente speichert, und die zweite digitale Signalkomponente durch eines der Mehrzahl der Register bereitgestellt wird, die als ein Nebenregister wirken, das eine verzögerte digitale Signalkomponente speichert.
Schaltung gemäß Anspruch 17, bei der die erste und zweite digitale Signalkomponente eine entgegengesetzte Amplitude aufweisen.
Schaltung gemäß Anspruch 17 oder 18, die ferner folgende Merkmale aufweist: eine Mehrzahl von Begrenzungselementen, wobei die jeweiligen Begrenzungselemente mit einem Eingang von einem der Mehrzahl der Register gekoppelt sind und ausgebildet sind, um selektiv das Verfolgen des digitalen Signals zu stoppen, das in dem Register gespeichert ist, an einer oder mehreren Taktperioden von selektiven Zerhackphasen.
Schaltung gemäß einem der Ansprüche 17 bis 19, bei der während einer ersten Zerhackphase ein erstes Begrenzungselement, das mit einem Nebenregister gekoppelt ist, ausgebildet ist, um das Verfolgen der digitalen Signalkomponente zu stoppen, die in einem ersten Register gespeichert ist, für eine oder mehrere Taktperioden, und ein zweites Begrenzungselement, das mit einem Hauptregister gekoppelt ist, ausgebildet ist, um das Verfolgender digitalen Signalkomponente nicht zu stoppen, die in einem zweiten Register gespeichert ist.