DE102013105231B4 - Systeme und verfahren zur offsetfehlerkompensation in sensoren - Google Patents

Abstract

Sensor, der zum Erfassen einer physikalischen Eigenschaft konfiguriert ist, umfassend:mindestens ein Sensorelement (100; 200; 300; 402) mit einem Ausgang, wobei ein Ausgangssignal bei Fehlen der physikalischen Eigenschaft einen Offsetfehler umfasst, wobei eine andere Eingangsgröße als die physikalische Eigenschaft den Offsetfehler beeinflusst, wobei in einer ersten Betriebsphase des Sensors eine erste Eingangsgröße ein erstes Ausgangssignal mit einem ersten Offsetfehler erzeugt und wobei in einer zweiten Betriebsphase des Sensors eine von der ersten Eingangsgröße verschiedene, zweite Eingangsgröße ein zweites Ausgangssignal mit einem zweiten Offsetfehler erzeugt; undeine Offsetkorrekturschaltungsanordnung (400), die mit dem Ausgang gekoppelt und konfiguriert ist:einen Korrekturfaktor basierend auf dem ersten Offsetfehler und dem zweiten Offsetfehler zu erzeugen, wobei der Korrekturfaktor der negative Quotient aus dem ersten Offsetfehler durch den zweiten Offsetfehler ist,ein korrigiertes zweites Ausgangssignal durch Multiplizieren des zweiten Ausgangssignals mit dem Korrekturfaktor zu erzeugen; undein Sensorausgangssignal durch Summieren des ersten Ausgangssignals und des korrigierten zweiten Ausgangssignals zu erzeugen, um eine Differenz zwischen dem ersten Offsetfehler und dem zweiten Offsetfehler auszugleichen.

Description

• TECHNISCHES GEBIET
• Die Erfindung betrifft im Allgemeinen Sensoren und insbesondere die Kompensation von Offsetfehlern (Versatzfehler) in Sensoren.
• HINTERGRUND
• Sensoren werden häufig als Sensorbrücken verwendet, zum Beispiel mit vier identischen Sensorelementen, die in einer Wheatstone-Brückenkonfiguration gekoppelt sind. Brückenschaltungen werden durch eine Spannung oder einen Strom versorgt und stellen eine differenzielle Ausgangsspannung bereit. Beispiele umfassen u. a. mechanische Spannungssensoren, magnetoresistive Sensoren sowie Hall-Platten und vertikale Hall-Bauelemente.
• Ein allgemeines Problem bei Sensorbrücken sind jedoch Offsetfehler. Der Offset (Versatz) ist das Ausgangssignal bei Fehlen der physikalischen Größe, die der Sensor detektieren sollte. Zum Beispiel ist der Offset für Hall-Platten das Ausgangssignal ohne angelegtes Magnetfeld und für mechanische Spannungssensoren ist er das Ausgangssignal bei mechanischer Spannung von null. Der Ursprung des Offsetfehlers ist typischerweise eine geringfügige Fehlanpassung zwischen den Sensorelementen der Brücke. Mit anderen Worten sind „identische“ Sensorelemente nicht genau identisch. Eine typische Fehlanpassung liegt in der Größenordnung von etwa 0,1 % bis etwa 1 %, was bedeutet, dass, obwohl die vier Sensoren identische Widerstände aufweisen, sie sich in Wirklichkeit um etwa 0,1 bis 1 % unterscheiden.
• Herkömmliche Ansätze weisen für Hall-Sensoren das Verwenden des Spinning-Current-Prinzips (Prinzip des drehenden Stroms) auf, welches verschiedene Sensorelemente in mehreren Taktphasen verwendet, um jeglichen Offset aufzuheben und magnetfeldproportionale Terme in den Signalen zu erhöhen. Diese Technik kann durch Umkehren der Versorgungspolaritäten und Verwenden von mehr als vier Sensorelementen auf mehr als zwei Taktphasen erweitert werden. Diese Technik führt jedoch noch immer zu einem kleinen Offsetfehler, der als Restoffset (Restversatz) bezeichnet wird. Der Restoffset liegt typischerweise in der Größenordnung von etwa 30 Mikrotesla für Hall-Platten und etwa 0,5 bis 1 mT für vertikale Hall-Bauelemente. Beispielsweise betrifft die Druckschrift US 2008/0238410 A1 eine derartige Autokalibration für einen Magnetsensor. Weiterhin schlägt die Druckschrift US 5 477 471 A noch ein Verfahren zur Kompensation von Spannungsversorgungsschwankungen in einem Sensorausgang vor.
• Es besteht daher ein Bedarf an einer verbesserten Offsetfehlerkompensation für Sensoren.
• KURZDARSTELLUNG
• Eine Aufgabe von Ausführungsformen ist es, eine Offsetfehlerkompensation für einen Sensor zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch einen Sensor nach Anspruch 1, ein Verfahren nach Anspruch 6 oder einen Sensor nach Anspruch 11 gelöst.
• Ausführungsformen betreffen die Offsetfehlerkompensation in Sensoren. In einer Ausführungsform umfasst ein Sensor, der zum Erfassen einer physikalischen Eigenschaft konfiguriert ist, mindestens ein Sensorelement mit einem Ausgang, wobei ein Ausgangssignal bei Fehlen der physikalischen Eigenschaft einen Offsetfehler umfasst, wobei eine andere Eingangsgröße als die physikalische Eigenschaft den Offsetfehler beeinflusst, wobei in einer ersten Betriebsphase des Sensors eine erste Eingangsgröße ein erstes Ausgangssignal mit einem ersten Offsetfehler erzeugt und wobei in einer zweiten Betriebsphase des Sensors eine von der ersten Eingangsgröße verschiedene, zweite Eingangsgröße ein zweites Ausgangssignal mit einem zweiten Offsetfehler erzeugt; und eine Offsetkorrekturschaltungsanordnung (Versatzkorrekturschaltungsanordnung), die mit dem Ausgang gekoppelt und konfiguriert ist: einen Korrekturfaktor basierend auf dem ersten Offsetfehler und dem zweiten Offsetfehler zu erzeugen, wobei der Korrekturfaktor der negative Quotient aus dem ersten Offsetfehler durch den zweiten Offsetfehler ist; ein korrigiertes zweites Ausgangssignal durch Multiplizieren des zweiten Ausgangssignals mit dem Korrekturfaktor zu erzeugen; und ein Sensorausgangssignal durch Summieren des ersten Ausgangssignals und des korrigierten zweiten Ausgangssignals zu erzeugen, um eine Differenz zwischen dem ersten Offsetfehler und dem zweiten Offsetfehler auszugleichen.
• In einem Sensor gemäß einer Ausführungsform kann die Eingangsgröße aus der Gruppe bestehend aus einer Spannung, einem Strom oder einem Vormagnetisierungsfeld ausgewählt sein.
• Bei einem Sensor gemäß einer Ausführungsform kann der mindestens eine Sensor aus der Gruppe bestehend aus einem Hall-Effekt-Sensor, einem vertikalen Hall-Sensor, einem vertikalen Spinning-Current-Hall-Sensor (Drehender-Strom-Hall-Sensor), einem magnetoresistiven Sensor und einem mechanischen Spannungssensor ausgewählt sein.
• In einem Sensor gemäß einer Ausführungsform kann das mindestens eine Sensorelement eine Mehrzahl von Sensorelementen umfassen, die in einer Sensorbrücke gekoppelt sind.
• In einem Sensor gemäß einer Ausführungsform kann die Offsetkorrekturschaltungsanordnung ein Schieberegister umfassen, das mit dem Ausgang gekoppelt ist, und wobei die ersten und zweiten Ausgangssignale durch das Schieberegister gespeichert werden.
• In einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren ein Betreiben eines Sensors in einer ersten Betriebsphase mit einer ersten Sensoreingangsgröße, um ein erstes Sensorausgangssignal und einen ersten Sensor-Offsetfehler zu erhalten; Betreiben des Sensors in einer zweiten Betriebsphase mit einer zweiten Sensoreingangsgröße, um ein zweites Sensorausgangssignal und einen zweiten Sensor-Offsetfehler zu erhalten; Berechnen eines Offsetkorrekturfaktors basierend auf dem ersten Sensor-Offsetfehler und dem zweiten Sensor-Offsetfehler, wobei der Korrekturfaktor der negative Quotient aus dem ersten Offsetfehler durch den zweiten Offsetfehler ist; Berechnen eines korrigierten zweiten Sensorausgangssignals durch Multiplizieren des zweiten Sensorausgangssignals mit dem Korrekturfaktor; und Erzeugen eines Sensor-Gesamtausgangssignals durch Summieren des ersten Sensorausgangssignals und des korrigierten zweiten Sensorausgangssignals.
• In einem Verfahren gemäß einer Ausführungsform kann der Offsetkorrekturfaktor so ausgewählt werden, dass ein Offsetfehler des Sensors aufgehoben wird.
• In einem Verfahren gemäß einer Ausführungsform können die ersten und zweiten Sensoreingangsgrößen aus der Gruppe bestehend aus einer Spannung, einem Strom oder einem Magnetfeld ausgewählt sein.
• In einem Verfahren gemäß einer Ausführungsform kann der Sensor bei Fehlen einer durch den Sensor zu erfassenden physikalischen Eigenschaft einen Offsetfehler aufweisen.
• In einem Verfahren gemäß einer Ausführungsform kann die physikalische Größe ein Magnetfeld, eine Spannung, einen Strom oder eine Temperatur umfassen.
• In einer Ausführungsform umfasst ein Sensor mindestens ein Sensorelement, das zum Erfassen einer Eigenschaft konfiguriert ist und einen Eingang und einen Ausgang aufweist; und eine Offsetkorrekturschaltungsanordnung, die mit dem Ausgang gekoppelt und konfiguriert ist, einen Offsetfehler des mindestens einen Sensorelements durch einen Korrekturfaktor aufzuheben, wobei der Korrekturfaktor basierend auf einem Offsetfehler des mindestens einen Sensorelements, wenn es in einer ersten Phase betrieben wird, und einem Offsetfehler des mindestens einen Sensorelements, wenn es in einer zweiten Phase betrieben wird, berechnet ist, wobei der Korrekturfaktor der negative Quotient aus dem Offsetfehler in der ersten Phase durch den Offsetfehler in der zweiten Phase ist, wobei ein bereitgestelltes Gesamtausgangssignal des Sensors durch Summieren eines ersten Ausgangssignals des mindestens einen Sensorelements während der ersten Phase und eines korrigierten zweiten Ausgangssignals berechnet wird, wobei das korrigierte zweite Ausgangssignal durch Multiplizieren eineszweiten Ausgangssignals des mindestens einen Sensorelements während der zweiten Phase mit dem Korrekturfaktor berechnet wird.
• In einem Sensor gemäß einer Ausführungsform kann ein Signal am Eingang des mindestens einen Sensorelements in der ersten Phase und der zweiten Phase verschieden sein.
• In einem Sensor gemäß einer Ausführungsform kann das erste Ausgangssignal vom zweiten Ausgangssignal verschieden sein.
• Bei einem Sensor gemäß einer Ausführungsform kann der Sensor einen Magnetfeldsensor, einen mechanischen Spannungssensor oder einen Stromsensor umfassen.
• Figurenliste
• Die Erfindung wird unter Berücksichtigung der folgenden ausführlichen Beschreibung von verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen besser verständlich, wobei:
• 1 ein Diagramm einer Schaltung eines mechanischen Spannungssensors gemäß einer Ausführungsform ist.
• 2 ein Diagramm einer Hall-Platten-Schaltung gemäß einer Ausführungsform ist.
• 3 ein Diagramm einer vertikalen Hall-Schaltung gemäß einer Ausführungsform ist.
• 4 ein Diagramm einer Offsetkorrekturschaltung gemäß einer Ausführungsform ist.
• Obwohl die Erfindung für verschiedene Modifikationen und alternative Formen empfänglich ist, wurden Details davon in den Zeichnungen beispielhaft dargestellt und werden ausführlich beschrieben. Es versteht sich jedoch von selbst, dass nicht die Absicht besteht, die Erfindung auf die beschriebenen konkreten Ausführungsformen zu beschränken. Im Gegenteil soll die Erfindung sämtliche Modifikationen, Äquivalente und Alternativen umfassen, die unter den Gedanken und in den Schutzumfang der Erfindung fallen, wie durch die angehängten Ansprüche definiert.
• AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
• Die Ausführungsformen betreffen das Reduzieren von Offsetfehlern in Sensorsystemen. In Ausführungsformen hängen die Empfindlichkeit und der Offset eines Sensors in unterschiedlicher Weise von einem bestimmten Parameter, z. B. Spannung, ab, derart dass ein Betreiben des Sensors bei zwei verschiedenen Werten des Parameters den Offsetfehler aufheben kann. Die Ausführungsformen können Anwendbarkeit auf mechanische Spannungssensoren (1), Hall-Platten (2), vertikale Hall-Bauelemente (3), magnetoresistive Sensoren und andere haben.
• Die Empfindlichkeit S und der Offset Off eines Sensors hängen in unterschiedlicher Weise von bestimmten Parametern, wie beispielsweise der Versorgungsspannung, ab. In Ausführungsformen stellt das Betreiben des Sensors bei einer ersten Versorgungsspannung Usup1 und einer zweiten Versorgungsspannung Usup2 zwei verschiedene Ausgangssignale Ua1 und Ua2 bereit, die jeweils von zwei Unbekannten abhängen: der durch den Sensor zu messenden physikalischen Größe Q und dem Offset Off. Mit anderen Worten: $$\text{Ua}1=\text{S}1\text{Q}+\text{Off}1$$

  

  $$\text{Ua}2=\text{S}2\text{Q}+\text{Off}2$$

  
• Es kann irgendeine lineare Kombination der Signale ermittelt werden, welche die Offsets aufhebt: $$\text{Ua}1+\text{kUa}2=\left(\text{S}1+\text{kS}2\right)\text{Q}+\left(\text{Off}1+\text{kOff}1\right)$$

  

  wobei k = -Off1/Off2. Demnach wird der Offset oder Nullpunktfehler beseitigt: $$\text{Ua},\text{total}=\text{Ua}1+\text{kUa}2=\left(\text{S}1+\text{kS}2\right)\text{Q}$$

  
• Die Ausführungsformen sind typischerweise nicht auf vollkommen lineare Sensoren anwendbar, für welche sowohl die Empfindlichkeit als auch der Offset in gleicher Weise vom Parameter, wie beispielsweise der Spannung, abhängen. In der Praxis sind Sensoren jedoch selten vollkommen linear, und alle Halbleitersensoren sind aufgrund von Sperrschichtfeldeffekten nichtlinear. Daher sind die Ausführungsformen im Allgemeinen generell anwendbar.
• Eine erste beispielhafte Ausführungsform betrifft einen mechanischen Spannungssensor 100 von 1, dessen einzelne Widerstände R_n Diffusionswiderstände aus Silicium sind, wobei die Widerstände R_n in zwei verschiedene Richtungen, ϕ und φ+α, ausgerichtet sind. In einer Ausführungsform wird eine Versorgungsspannung von 1 V an eine Brückenschaltung 100 angelegt, und es wird die Ausgangsspannung Ua1 gemessen. Dann wird eine Versorgungsspannung von 2 V an die Brückenschaltung 100 angelegt, und die Ausgangsspannung wird erneut gemessen. Die Versorgungsspannungswerte von 1 V und 2 V dienen lediglich zum Zwecke der Veranschaulichung dieses Beispiels und können in Ausführungsformen variieren. Typischerweise ist die Empfindlichkeit der Brücke 100 in Bezug auf die mechanische Spannung (STRESS) direkt proportional zur Versorgungsspannung, dennoch sind der Widerstand und infolgedessen die Offsetspannung nicht wirklich direkt proportional zur Versorgungsspannung, sondern enthalten einige quadratische Terme. Daher ist der Offsetfehler der Brücke 100 bei 2 V mehr als zweimal die Offsetspannung bei IV. Für diese beispielhafte Erörterung wird angenommen, dass dieser Faktor 2,1 ist, der in Ausführungsformen variiert.
• Als Nächstes wird die Ausgangsspannung bei der zweiten Spannung Ua2 durch den Faktor 2,1 dividiert, und dann wird die Ausgangsspannung bei der ersten Versorgung Ua1 vom Ergebnis subtrahiert. Dies beseitigt den Offsetfehler. Mathematisch: $$\text{Ua}1\left(\text{Usup}=1\text{ V}\right)=\text{S}\left(\text{Usup}=1\text{ V}\right)*\text{STRESS}+\text{Off}\left(\text{Usup}=1\text{ V}\right)$$

  

  $$\text{Ua}2\left(\text{Usup}=2\text{ V}\right)=\text{S}\left(\text{Usup}=2\text{ V}\right)*\text{STRESS}+\text{Off}\left(\text{Usup}=2\text{ V}\right)$$

  

  bei $$\text{S}\left(\text{Usup}=2\text{ V}\right)=2*\text{S}\left(\text{Usup}=1\text{ V}\right)$$

  

  und $$\text{Off}\left(\text{Usup}=2\text{ V}\right)=\mathrm{2,1}*\text{Off}\left(\text{Usup}=1\text{ V}\right).$$

  
• Dann wird Folgendes bestimmt: $$\text{Ua}2\left(\text{Usup}=2\text{ V}\right)\text{/}\mathrm{2,1}-\text{Ua}1\left(\text{Usup}=1\text{ V}\right),$$

  

  was $$\left(\text{S}\left(\text{Usup}=2\text{ V}\right)\text{/}\mathrm{2,1}-\text{S}\left(\text{Usup}=1\text{ V}\right)\right)*\text{STRESS}$$

  

  entspricht, da die Terme $$\text{Off}\left(\text{Usup}=2\text{ V}\right)\text{/}\mathrm{2,1}-\text{Off}\left(\text{Usup}=1\text{ V}\right)=0.$$

  
• Unter Bezugnahme auf 2 und 3 betreffen andere Beispiele Hall-Effekt-Bauelemente, wie beispielsweise gewöhnliche Hall-Platten 200 oder vertikale Hall-Bauelemente 300. In Ausführungsformen wird die zuvor erwähnte Spinning-Current-Technik verwendet, wobei das Hall-Bauelement mehrere Kontakte aufweist, von welchen in einer ersten Taktphase einige als Versorgungsanschlüsse und andere als Abtastanschlüsse verwendet und in anderen Taktphasen die Rollen der Versorgungs- und Abtastanschlüsse ausgetauscht und die Vorzeichen der Spannungs- oder Stromversorgungen umgekehrt werden. Die abgetasteten Signale werden dann mit geeigneten Vorzeichen addiert. Nach dem Addieren aller der Signale mit geeigneten Vorzeichen weist der Sensor ein erstes Ausgangssignal Ua1 mit einem Rest-Nullpunktoffset Off1 auf. Als Nächstes betreibt das Sensorsystem das Hall-Bauelement 200 oder 300 bei einer unterschiedlichen Versorgungsspannung oder einem unterschiedlichen Versorgungsstrom, was eine unterschiedliche magnetische Empfindlichkeit, ein unterschiedliches zweites Ausgangssignal Ua2 und einen unterschiedlichen Rest-Nullpunktfehler Off2 bereitstellt. Schließlich kann der Gesamtausgang berechnet werden. $$\text{Ua},\text{total}=\text{Ua}1+\text{k}*\text{Ua}2$$

  

  wobei k = -Off1/Off2.
• Eine andere beispielhafte Ausführungsform betrifft magnetoresistive Sensorbrücken, wie beispielsweise Riesenmagnetowiderstands (GMR)-Sensoren. In dieser Ausführungsform werden anstelle des Anlegens von zwei verschiedenen Spannungen zwei verschiedene Magnetfelder angelegt. Diese Felder werden als Sekundärfelder bezeichnet, um sie vom Primärfeld von einer externen Quelle zu unterscheiden, das durch den Sensor detektiert werden soll. Das Sensorsystem hat die Kontrolle über das sekundäre Magnetfeld, aber nicht über das primäre. In Ausführungsformen ist daher ein Elektromagnet, eine Spule, ein Draht oder eine andere Quelle in der Näher der GMR-Sensorbrücke angeordnet, um das sekundäre Magnetfeld zu erzeugen, wenn das System Strom dadurch einspeist. Insbesondere kann das sekundäre Magnetfeld orthogonal zum primären Magnetfeld sein, und der GMR kann derart aufgebaut sein, dass er hauptsächlich auf die primären Magnetfelder und nur mit einer geringen Empfindlichkeit auf die sekundären Magnetfelder anspricht.
• In Betrieb kann das Sensorsystem ein erstes sekundäres Magnetfeld (z. B. Null) an die GMRs anlegen und das Ausgangssignal Ua1 abtasten: $$\text{Ua}1=\text{S}1*\text{Bx}+\text{Off}\left(\text{By}1\right)$$

  

  wobei S1 die magnetische Empfindlichkeit der Sensorbrücke während dieser ersten Betriebsphase ist, Bx das primäre Magnetfeld ist, das durch das System detektiert werden soll, und Off der Offsetfehler der Brücke ist, von dem angenommen wird, dass er vom sekundären Magnetfeld By1 abhängig ist, wobei Bx und By1 senkrecht aufeinander sind.
• Als Nächstes wird ein zweites sekundäres Magnetfeld an die GMRs angelegt, und das Ausgangssignal Ua1 wird abgetastet: $$\text{Ua}2=\text{S}2*\text{Bx}+\text{Off}\left(\text{By}2\right)$$

  
• Schließlich wird der Gesamtausgang bestimmt: $$\text{Ua},\text{total}=\text{Ua}1+\text{k}*\text{Ua}2$$

  

  wobei k = -Off(By1)/Off(By2). Demnach gilt: $$\text{Ua},\text{total}=\left(\text{S}1+\text{k}*\text{S}2\right)*\text{Bx},$$

  

  der keinen Offsetfehler mehr aufweist.
• Obwohl Beispiele angegeben wurden, die Brückenkonfigurationen umfassen, müssen keine Brücken verwendet werden. Die GMR-Ausführungsform zum Beispiel beruht nicht auf einer Brückeneigenschaft.
• In Anbetracht der zuvor erörterten Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf 4 ist eine beispielhafte Offsetkorrekturschaltung (Versatzkorrekturschaltung) 400 gemäß Ausführungsformen dargestellt. Die Schaltung 400 umfasst mindestens einen Sensor 402, wie beispielsweise einen beliebigen der hierin zuvor erörterten Sensoren. Der Sensor 402 wird in einer Ausführungsform durch zwei Versorgungen, U1 und U2, nacheinander über Schalter S1 und S2 versorgt durch einen Haupttaktoszillator 404 getaktet. Ein Ausgangssignal des Sensors 402 kann in Ausführungsformen durch einen Analog-Digital-Wandler (in 4 nicht dargestellt) verstärkt und synchron zum Haupttakt 404 einem Schieberegister 406 zugeführt werden. Der n-te Wert im Schieberegister 406 wird um n Taktzyklen verzögert und mit einer geeignet gewählten Konstante k multipliziert und zum (n + 1)-ten Wert im Schieberegister 406 addiert. Das Ergebnis wird in einer Abtast- und Halteschaltung 408 abgetastet und ist der offsetkompensierte (versatzkompensierte) Ausgang.
• Es wurden verschiedene Ausführungsformen von Systemen, Bauelementen und Verfahren hierin beschrieben. Diese Ausführungsformen sind lediglich als Beispiele angegeben und sollen den Schutzumfang der Erfindung nicht einschränken. Es sollte sich außerdem von selbst verstehen, dass die verschiedenen Merkmale der Ausführungsformen, die beschrieben wurden, auf verschiedene Arten und Weisen kombiniert werden können, um zahlreiche zusätzliche Ausführungsformen zu bilden. Obwohl außerdem verschiedene Materialien, Abmessungen, Formen, Konfigurationen, Positionen usw. zur Verwendung mit offenbarten Ausführungsformen beschrieben wurden, können neben den offenbarten auch andere verwendet werden, ohne aus dem Schutzumfang der Erfindung zu fallen.
• Für Durchschnittsfachleute der relevanten Fachgebiete ist zu erkennen, dass die Erfindung weniger Merkmale als die in einer beliebigen der zuvor beschriebenen, einzelnen Ausführungsformen veranschaulichten umfassen kann. Die hierin beschriebenen Ausführungsformen sollen keine erschöpfende Darstellung der Möglichkeiten sein, in welchen die verschiedenen Merkmale der Erfindung kombiniert werden können. Demgemäß sind die Ausführungsformen keine sich gegenseitig ausschließenden Kombinationen von Merkmalen; vielmehr kann die Erfindung eine Kombination von verschiedenen einzelnen Merkmalen umfassen, die aus verschiedenen einzelnen Ausführungsformen ausgewählt sind, wie für Durchschnittsfachleute zu erkennen ist.
• Jegliche Aufnahme von Dokumenten durch Bezugnahme ist derart begrenzt, dass kein Gegenstand aufgenommen ist, welcher der hierin beschriebenen expliziten Offenbarung entgegengesetzt ist. Jegliche Aufnahme von Dokumenten durch Bezugnahme ist ferner derart begrenzt, dass keine in den Dokumenten enthaltenen Ansprüche durch Bezugnahme hierin aufgenommen sind. Jegliche Aufnahme von Dokumenten durch Bezugnahme ist ferner derart begrenzt, dass keine in den Dokumenten vorgesehenen Definitionen durch Bezugnahme hierin aufgenommen sind, sofern nicht ausdrücklich hierin enthalten.

Claims (14)

1. Sensor, der zum Erfassen einer physikalischen Eigenschaft konfiguriert ist, umfassend: mindestens ein Sensorelement (100; 200; 300; 402) mit einem Ausgang, wobei ein Ausgangssignal bei Fehlen der physikalischen Eigenschaft einen Offsetfehler umfasst, wobei eine andere Eingangsgröße als die physikalische Eigenschaft den Offsetfehler beeinflusst, wobei in einer ersten Betriebsphase des Sensors eine erste Eingangsgröße ein erstes Ausgangssignal mit einem ersten Offsetfehler erzeugt und wobei in einer zweiten Betriebsphase des Sensors eine von der ersten Eingangsgröße verschiedene, zweite Eingangsgröße ein zweites Ausgangssignal mit einem zweiten Offsetfehler erzeugt; und eine Offsetkorrekturschaltungsanordnung (400), die mit dem Ausgang gekoppelt und konfiguriert ist: einen Korrekturfaktor basierend auf dem ersten Offsetfehler und dem zweiten Offsetfehler zu erzeugen, wobei der Korrekturfaktor der negative Quotient aus dem ersten Offsetfehler durch den zweiten Offsetfehler ist, ein korrigiertes zweites Ausgangssignal durch Multiplizieren des zweiten Ausgangssignals mit dem Korrekturfaktor zu erzeugen; und ein Sensorausgangssignal durch Summieren des ersten Ausgangssignals und des korrigierten zweiten Ausgangssignals zu erzeugen, um eine Differenz zwischen dem ersten Offsetfehler und dem zweiten Offsetfehler auszugleichen.
2. Sensor nach Anspruch 1, wobei die Eingangsgröße aus der Gruppe bestehend aus einer Spannung, einem Strom oder einem Vormagnetisierungsfeld ausgewählt ist.
3. Sensor nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Sensor (100; 200; 300; 402) aus der Gruppe bestehend aus einem Hall-Effekt-Sensor (200; 300), einem vertikalen Hall-Sensor (200; 300), einem vertikalen Spinning-Current-Hall-Sensor (200; 300), einem magnetoresistiven Sensor und einem mechanischen Spannungssensor (100) ausgewählt ist.
4. Sensor nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine Sensorelement (100; 200; 300; 402) eine Mehrzahl von Sensorelementen umfasst, die in einer Sensorbrücke (100) gekoppelt sind.
5. Sensor nach Anspruch 1, wobei die Offsetkorrekturschaltungsanordnung ein Schieberegister (406) umfasst, das mit dem Ausgang gekoppelt ist, und wobei die ersten und zweiten Ausgangssignale durch das Schieberegister (406) gespeichert werden.
6. Verfahren, umfassend: Betreiben eines Sensors (100; 200; 300; 402) in einer ersten Betriebsphase mit einer ersten Sensoreingangsgröße, um ein erstes Sensorausgangssignal und einen ersten Sensor-Offsetfehler zu erhalten; Betreiben des Sensors (100; 200; 300; 402) in einer zweiten Betriebsphase mit einer zweiten Sensoreingangsgröße, um ein zweites Sensorausgangssignal und einen zweiten Sensor-Offsetfehler zu erhalten; Berechnen eines Offsetkorrekturfaktors basierend auf dem ersten Sensor-Offsetfehler und dem zweiten Sensor-Offsetfehler, wobei der Korrekturfaktor der negative Quotient aus dem ersten Offsetfehler durch den zweiten Offsetfehler ist, Berechnen eines korrigierten zweiten Sensorausgangssignals durch Multiplizieren des zweiten Sensorausgangssignals mit dem Korrekturfaktor; und Erzeugen eines Sensor-Gesamtausgangssignals durch Summieren des ersten Sensorausgangssignals und des korrigierten zweiten Sensorausgangssignals.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Offsetkorrekturfaktor so gewählt wird, dass er einen Offsetfehler des Sensors (100; 200; 300; 402) aufhebt.
8. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die ersten und zweiten Sensoreingangsgrößen aus der Gruppe bestehend aus einer Spannung, einem Strom oder einem Magnetfeld ausgewählt sind.
9. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Sensor bei Fehlen einer physikalischen Eigenschaft, die durch den Sensor (100; 200; 300; 402) erfasst werden soll, einen Offsetfehler aufweist.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die physikalische Eigenschaft ein Magnetfeld, eine Spannung, einen Strom oder eine Temperatur umfasst.
11. Sensor, umfassend: mindestens ein Sensorelement (100; 200; 300; 402), das zum Erfassen einer Eigenschaft konfiguriert ist und einen Eingang und einen Ausgang aufweist; und Offsetkompensationsschaltungsanordnung (400), die mit dem Ausgang verbunden und konfiguriert ist, einen Offsetfehler des mindestens einen Sensorelements durch einen Korrekturfaktor aufzuheben, wobei der Korrekturfaktor basierend auf einem Offsetfehler des mindestens einen Sensorelements, wenn es in einer ersten Phase betrieben wird, und einem Offsetfehler des mindestens einen Sensorelements, wenn es in einer zweiten Phase betrieben wird, berechnet ist, wobei der Korrekturfaktor der negative Quotient aus dem Offsetfehler in der ersten Phase durch den Offsetfehler in der zweiten Phase ist, wobei ein bereitgestelltes Gesamtausgangssignal des Sensors durch Summieren eines ersten Ausgangssignals des mindestens einen Sensorelements während der ersten Phase und eines korrigierten zweiten Ausgangssignals berechnet wird, wobei das korrigierte zweite Ausgangssignal durch Multiplizieren eines zweiten Ausgangssignals des mindestens einen Sensorelements während der zweiten Phase mit dem Korrekturfaktor berechnet wird.
12. Sensor nach Anspruch 11, wobei ein Signal am Eingang des mindestens einen Sensorelements (100, 200; 300; 402) in der ersten Phase und der zweiten Phase verschieden ist.
13. Sensor nach Anspruch 12, wobei das erste Ausgangssignal vom zweiten Ausgangssignal verschieden ist.
14. Sensor nach Anspruch 11, wobei der Sensor (100; 200; 300; 402) einen Magnetfeldsensor (200; 300), einen mechanischen Spannungssensor (100) oder einen Stromsensor umfasst.

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