DE102016107198A1

DE102016107198A1 - Magnetoresistive Vorrichtungen

Info

Publication number: DE102016107198A1
Application number: DE102016107198.6A
Authority: DE
Inventors: Tobias Werth
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2015-04-20
Filing date: 2016-04-19
Publication date: 2016-10-20
Also published as: CN106066461B; CN106066461A; US20160306016A1; US9857438B2

Abstract

Magnetoresistive Vorrichtungen können einen ersten und einen zweiten Sensor enthalten. Sowohl der erste als auch der zweite Sensor kann eingerichtet sein, eine erste Magnetfeldkomponente und eine zweite Magnetfeldkomponente abzufühlen. Die erste und die zweite Magnetfeldkomponente können orthogonal zueinander sein. Signale, die durch den ersten und/oder den zweiten Sensor abgefühlt werden, können verwendet werden, um lokale oder globale Differenzen der Magnetfeldkomponenten zu bestimmen. Der erste und/oder der zweite Sensor können jeweils vier magnetoresistive Sensoren enthalten, die in einer Wheatstone-Brückenkonfiguration verbunden sein können. Ferner können die magnetoresistiven Vorrichtungen Magneten enthalten, die darin gebildet einen Hohlraum aufweisen, wobei die Abmessungen des Hohlraums eingerichtet sind, die Magnetfeldbedingungen eines Magnetfelds in der Nähe des und/oder innerhalb des Hohlraums zu reduzieren.

Description

Gebiet
Ausführungsformen, die hier beschrieben sind, beziehen sich im Allgemeinen auf magnetoresistive Vorrichtungen, die magnetoresistive Sensoren enthalten.
Hintergrund
Magnetoresistive Vorrichtungen können auf einer oder mehreren magnetoresistiven Technologien basieren – die beispielsweise tunnel-magnetoresistive (TMR), riesen-magnetoresistive (GMR), anisotrope magnetoresistive (AMR) und/oder eine oder mehrere andere magnetoresistive Technologien enthalten, wie der Fachmann auf dem relevanten Gebiet verstehen würde – die gemeinsam als xMR-Technologien bezeichnet sein können. Die magnetoresistiven Technologien können konfiguriert sein, verschiedene elektrische Kontaktkonfigurationen zu verwenden, beispielsweise eine Konfiguration mit Strom in der Ebene (CIP-Konfiguration) oder eine Konfiguration mit Strom senkrecht zur Ebene (CPP-Konfiguration). In der CIP-Konfiguration fließt Strom parallel zu dem Schichtsystem der magnetoresistiven Vorrichtung zwischen elektrischen Kontakten, die auf derselben Seite der Vorrichtung angeordnet sind, während in der CPP-Konfiguration Strom senkrecht zu dem Schichtsystem zwischen elektrischen Kontakten, die an entgegengesetzten Seiten der Vorrichtung angeordnet sind. Es ist eine Aufgabe, verbesserte magnetoresistive Vorrichtungen bereitzustellen.
Kurzfassung
Es wird eine magnetoresistive Vorrichtung nach Anspruch 1, 12 oder 15 bereitgestellt. Die Unteransprüche definieren weitere Ausführungsformen. Ein Erfassungsgebiet kann insbesondere eine Erfassungsfläche sein.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die begleitenden Zeichnungen, die hier aufgenommen sind und einen Teil der Spezifikation bilden, stellen die Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung dar und dienen, gemeinsam mit der Beschreibung, ferner dazu, die Prinzipien der Ausführungsformen zu erläutern und einem Fachmann der vorhandenen Technik zu ermöglichen, die Ausführungsformen herzustellen und zu nutzen.
1 stellt eine magnetoresistive Vorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung dar.
2A stellt einen beispielhaften Betrieb der magnetoresistiven Vorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung dar.
2B und 2C stellen beispielhafte Signale dar, die durch Sensoren einer magnetoresistiven Vorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung erzeugt sind.
3–7 stellen magnetoresistive Vorrichtungen gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung dar.
8 stellt eine Draufsicht einer Basis eines Hohlraums, der durch einen Magneten definiert ist, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung dar.
Die beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung werden mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Die Zeichnung, in der ein Element zuerst auftritt, ist typischerweise durch die höchstwertige(n) Ziffer(n) in dem entsprechenden Bezugszeichen angegeben.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
In der folgenden Beschreibung sind zahlreiche spezifische Einzelheiten dargelegt, um ein vollständiges Verständnis der Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung bieten. Es wird jedoch für Fachleute offensichtlich sein, dass Ausführungsformen, die Strukturen, Systeme und Verfahren enthalten, ohne diese spezifischen Einzelheiten praktiziert werden können. Die Beschreibung und Darstellungen hier sind übliche Mittel, die durch erfahrene Fachleute verwendet werden, um den Inhalt ihrer Arbeit für andere Fachleute am effizientesten zu transportieren. In anderen Fällen sind bekannte Verfahren, Prozeduren, Komponenten und Schaltungsanordnung nicht im Einzelnen beschrieben worden, um unnötiges Verdecken von Ausführungsformen der Anmeldung zu vermeiden. Die Begriffe "abfühlen" und "erfassen" werden synonym verwendet.
Magnetoresistive Vorrichtungen können zur Bestimmung von Drehrichtung und/oder Drehgeschwindigkeit verwendet werden. 1 stellt eine magnetoresistive Vorrichtung 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung dar. Die magnetoresistive Vorrichtung 100 kann ein magnetoresistives Sensorpaket 110, das zwischen einem ersten und einem zweiten Magneten 130.1 und 130.2 angeordnet ist, enthalten. In einer beispielhaften Ausführungsform enthält das magnetoresistive Sensorpaket 110 einen ersten Sensor 115 und einen zweiten Sensor 120. Die Sensoren 115 und 120 können jeweils eine Prozessorschaltungsanordnung enthalten, die konfiguriert ist, eine oder mehrere Magnetfeldkomponenten zu detektieren oder abzufühlen und in Reaktion auf die detektierte(n)/abgefühlte(n) Magnetfeldkomponente(n) ein oder mehrere Signale zu erzeugen. Der erste und der zweite Sensor 115 und 120 können voneinander beabstandet sein, beispielsweise in der X-Richtung um eine Strecke 109. Die Strecke 109 kann als der "Sensorabstand" bezeichnet sein und kann beispielsweise 2 mm sein, eine Strecke im Bereich von 1 bis 3 mm oder eine andere Strecke, wie durch einen normalen Fachmann der relevanten Technik verstanden würde. In diesem Beispiel können sich die Sensoren 115 und 120 innerhalb der X-Y-Ebene, die als die Abfühlebene oder die Abfühlfläche bezeichnet sein kann, befinden. Insbesondere ist die erste Abfühlfläche ein Abschnitt der Abfühlebene (z. B. der X-Y-Ebene), wo die Sensoren 115 angeordnet sind. Ähnlich kann eine zweite Abfühlfläche definiert sein, wo die Sensoren 120 angeordnet sind. Für die Zwecke dieser Diskussion kann sich die Abfühlebene auf den physikalischen Ort der Sensoren 115 und/oder 120 (z. B. die X-Y-Ebene) beziehen und/oder kann die Ebene definieren, die eine oder mehrere Magnetfeldkomponenten enthält, für die die Sensoren 115 und/oder 120 empfindlich und somit zum Abfühlen konfiguriert sind. Beispielsweise sind in einigen Ausführungsformen die Sensoren 115 und 120 konfiguriert, Magnetfeldkomponenten abzufühlen, die sich in der X-Richtung und der Z-Richtung erstrecken, und die Abfühlebene kann die X-Z-Ebene sein, und die jeweiligen Abfühlflächen wären Abschnitte der X-Z-Ebene.
Das magnetoresistive Sensorpaket 110 kann eine oder mehrere Leitungen 135 enthalten, die konfiguriert sind, das magnetoresistive Sensorpaket 110 mit einer oder mehreren Auswertungsvorrichtungen (nicht gezeigt) kommunikativ zu koppeln. Die Auswertungsvorrichtung(en) können Speicher enthalten, der Daten und/oder Befehle speichert, und Prozessorschaltungsanordnung, die konfiguriert ist, ein oder mehrere Signale zu verarbeiten, die durch den / von dem ersten Sensor 115 und/oder den/dem zweiten Sensor 120 erzeugt und/oder empfangen werden. Die Signale können abgefühlten Magnetfeldkomponenten und/oder Änderungen in solchen Magnetfeldkomponenten entsprechen. Die Prozessorschaltungsanordnung kann außerdem konfiguriert sein, die Drehrichtung und/oder Drehgeschwindigkeit eines Indikatorobjekts 105 (nachstehend genauer diskutiert) basierend auf dem/den verarbeiteten Signal(en) zu bestimmen. Die magnetoresistive Vorrichtung 100 kann ein oder mehrere Auswertungsvorrichtungen enthalten, die konfiguriert sind, ein oder mehrere Signale zu verarbeiten und eine oder mehrere hier diskutierte Bestimmungen auszuführen.
Signale aus dem ersten Sensor 115 und dem zweiten Sensor 120 können verwendet werden, um ein oder mehrere Magnetfelddifferenzen zwischen Magnetfeldkomponenten, die durch den ersten Sensor 115 und den zweiten Sensor 120 abgefühlt werden, zu bestimmen. In diesen Beispielen können die Magnetfelddifferenzen als "globale Differenzen" bezeichnet sein.
Ferner können in beispielhaften Ausführungsformen, wenn der erste Sensor 115 zwei oder mehr magnetoresistive Sensoren enthält, Signale aus dem ersten Sensor 115 verwendet werden, um eine Magnetfelddifferenz zwischen den zwei (oder mehr) Magnetfeldkomponenten, die jeweils durch die zwei (oder mehr) magnetoresistiven Sensoren innerhalb der ersten Abfühlfläche abgefühlt werden, zu bestimmen. Ähnlich können Signale aus dem zweiten Sensor 120 verwendet werden, um eine Magnetfelddifferenz zwischen den zwei (oder mehr) Magnetfeldkomponenten, die durch die zwei (oder mehr) magnetoresistiven Sensoren des zweiten Sensors 120 innerhalb der zweiten Abfühlfläche abgefühlt werden, zu bestimmen. In diesen Beispielen können die Magnetfelddifferenzen als "lokale Differenzen" bezeichnet sein.
Die Magneten 130 können "Back Bias"-Magneten sein, die konfiguriert sind, ein Magnetfeld H zu erzeugen, das durch ein Indikatorobjekt 105, das in der Nähe der magnetoresistiven Vorrichtung 100 angeordnet und von ihr beabstandet ist, definiert und/oder beeinflusst sein kann. Die Magneten 130 können in der Magnetisierungsrichtung 112, die sich in der Z-Richtung erstreckt, magnetisiert sein.
Einer oder mehrere der Magneten 130 können jedoch in einer anderen Richtung magnetisiert sein, wie durch jeden normalen Fachmann der relevanten Technik verstanden würde.
Der erste und der zweite Sensor 115 und 120 können einen oder mehrere magnetoresistive Sensoren enthalten, die konfiguriert sind, eine oder mehrere Magnetfeldkomponenten (einschließlich Änderungen der Magnetfeldkomponente(n)) eines oder mehrerer Magnetfelder abzufühlen. Die magnetoresistiven Sensoren sind nachstehend mit Bezug auf die 2A–5 genauer beschrieben. Der erste Sensor 115 und/oder der zweite Sensor 120 kann konfiguriert sein, erste und zweite Magnetfeldkomponenten des Magnetfelds H abzufühlen.
Die erste Magnetfeldkomponente kann orthogonal (oder im Wesentlichen orthogonal) zu der zweiten Magnetfeldkomponente sein. Beispielsweise kann sich die erste Magnetfeldkomponente in der X-Richtung erstrecken, und die zweite Magnetfeldkomponente kann sich in der Z-Richtung, die orthogonal zu der X-Richtung ist, erstrecken. In diesem Beispiel kann die erste Magnetfeldkomponente als H_x bezeichnet sein, und die zweite Magnetfeldkomponente kann als H_z bezeichnet sein. In anderen Ausführungsformen können sich die erste und die zweite Magnetfeldkomponente in andere Richtungen erstrecken, wie durch einen normalen Fachmann der relevanten Technik verstanden würde. Das heißt, der erste und der zweite Sensor 115 und 120 können jeweils konfiguriert sein, zwei oder mehr unterschiedliche (winkelversetzte) Magnetfeldkomponenten, die sich jeweils in zwei oder mehr andere Richtungen erstrecken, abzufühlen.
Im Betrieb kann die erste Magnetfeldkomponente H_x im Wesentlichen parallel zu der relativen Richtung des Indikatorobjekts 105 verlaufen, während die zweite Magnetfeldkomponente H_z im Wesentlichen senkrecht zu der relativen Richtung des Indikatorobjekts 105 und in der Richtung des ersten und des zweiten Sensors 115 und 120 verlaufen kann.
Das Indikatorobjekt 105 kann ein Zahnrad oder Getrieberad sein, das hervorstehende Zähne und ausgesparte Vertiefungen (z. B. Lücken) aufweist, und ist konfiguriert, ein Magnetfeld, das durch die Magneten 130 erzeugt wird, zu definieren und/oder zu beeinflussen. Im Betrieb kann sich das Indikatorobjekt 105 entlang Richtung 107 bewegen, so dass die Zähne an der magnetoresistiven Vorrichtung 100 in der Richtung 107 vorbei laufen. Es ist zu verstehen, dass die Bewegung eine lineare Bewegung und/oder eine Drehbewegung sein kann. In einer beispielhaften Ausführungsform erstreckt sich die Richtung 107 entlang (oder im Wesentlichen entlang) der X-Richtung.
Das Indikatorobjekt 105 kann magnetisiert sein und konfiguriert sein, ein Magnetfeld zusätzlich zu dem durch die Magneten 130 erzeugten Feld zu erzeugen. In diesen Beispielen kann das Indikatorobjekt 105 Magnetpole (z. B. Nord- und Südpole) enthalten, die ein oder mehrere Magnetfelder erzeugen, die ein oder mehrere Magnetfeldkomponenten aufweisen.
Das Indikatorobjekt 105 kann ein Polrad oder ein Polstab sein, das/der magnetisierte Pole aufweist, wobei das/der Polrad/Polstab magnetische Nord- und Südpole einer periodischen permanent magnetisierten Struktur, die nebeneinander angeordnet sind, repräsentiert.
Für den Zweck dieser Diskussion wird der Betrieb der magnetoresistiven Vorrichtungen unter Verwendung des Indikatorobjekts 105, das als Zahnrad oder Getrieberad konfiguriert ist, beschrieben. Deshalb wird das Indikatorobjekt 105 als Zahnrad 105 bezeichnet. Das Indikatorobjekt 105 ist jedoch nicht auf die Zahnrad- oder Getrieberadkonfiguration beschränkt. Die hier beschriebenen verschiedenen Ausführungsformen können alternativ eine Polrad- oder Polstabkonfiguration verwenden oder andere Indikatorobjektkonfigurationen, wie durch einen normalen Fachmann der relevanten Technik verstanden würde.
Die magnetoresistive Vorrichtung 100 kann das Sensorpaket 110 enthalten, das sich zwischen (z. B. eingeschoben zwischen) dem ersten und dem zweiten Magneten 130.1 und 130.2 befindet. In einer beispielhaften Ausführungsform ist die magnetoresistive Vorrichtung 100 vertikal in einer X-Z-Ebene angeordnet, so dass das Sensorpaket 110 zwischen dem ersten und dem zweiten Magneten 130.1 und 130.2 in der Y-Richtung angeordnet ist. In dieser Konfiguration kann die magnetoresistive Vorrichtung 100 dem Zahnrad 105 benachbart und von dem Zahnrad 105 in der Z-Richtung beabstandet sein. Die magnetoresistive Vorrichtung 100 kann von dem Zahnrad 105 um eine Strecke innerhalb des Bereichs von beispielsweise 0,1 bis 5 mm, 0,5 bis 2 mm oder eine andere Strecke beabstandet sein, wie durch einen normalen Fachmann der relevanten Technik verstanden würde.
Ein beispielhafter Betrieb der magnetoresistiven Vorrichtung 100 und des Zahnrads 105 wird mit Bezug auf die 2A–2C beschrieben.
2A stellt einen beispielhaften Betrieb der magnetoresistiven Vorrichtung 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung dar. Die 2B und 2C stellen Beispielsignale dar, die durch den ersten Sensor 115 und/oder den zweiten Sensor 120 erzeugt werden, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung. Die Beispielsignale können auf ersten und zweiten Magnetfeldkomponenten basieren, die durch den ersten Sensor 115 und/oder den zweiten Sensor 120 abgefühlt werden.
Im Betrieb dreht sich das Zahnrad 105 und läuft an den Sensoren 115 und/oder 120 der magnetoresistiven Vorrichtung 100 entlang der X-Richtung (z. B. der Linksrichtung in 2A, wie durch den Pfeil oberhalb des Zahnrads 105 angegeben ist) vorbei. Die Zähne des Zahnrads 105 definieren und/oder beeinflussen Magnetfeldkomponenten, die durch die Magneten 130 erzeugt werden, und/oder die Magnetpole des Zahnrads 105 erzeugen die Magnetfeldkomponenten. In diesen Beispielen enthalten die Magnetfeldkomponenten eine Magnetfeldkomponente, die sich zwischen benachbarten Nord- und Südpolen erstreckt (z. B. die Magnetfeldkomponente H_x), und eine Magnetfeldkomponente, die sich nach innen oder nach außen entlang dem Pol von der Mitte des Pols erstreckt (z. B. die Magnetfeldkomponente H_z).
Wenn die Zähne des Zahnrads 105 an den Sensoren 115/120 vorbei laufen, können die Sensoren 115 und/oder 120 konfiguriert sein, Änderungen in der Magnetfeldkomponente H_x und Änderungen in der Magnetfeldkomponente H_z unter Verwendung eines oder mehrerer magnetoresistiver Sensoren abzufühlen. Beispielsweise können die Sensoren 115 und 120 jeweils vier magnetoresistive Sensoren enthalten – wobei zwei magnetoresistive Sensoren (z. B. X1 und X2) konfiguriert sind, Änderungen der Magnetfeldkomponente H_x abzufühlen, und zwei magnetoresistive Sensoren (z. B. Z1 und Z2) konfiguriert sind, Änderungen der Magnetfeldkomponente H_z abzufühlen. In diesem Beispiel können die Sensoren 115 und 120 jeweils als ein magnetoresistives Sensorquadrupel bezeichnet sein.
2B stellt ein Signal 220 dar, das durch magnetoresistive Sensoren erzeugt wird, die konfiguriert sind, Änderungen der Magnetfeldkomponente H_x abzufühlen. Beispielsweise entsprechen ansteigende Flanken des Signals der Magnetfeldkomponente, die sich von einem Nordpol zu einem benachbarten Südpol in der Richtung erstrecken, in der das Zahnrad 105 an den Sensoren 115/120 vorbei läuft, und abfallende Flanken des Signals entsprechen der Magnetfeldkomponente, die sich von einem Nordpol zu einem benachbarten Südpol in der entgegengesetzten Richtung erstrecken, in der das Zahnrad 105 an den Sensoren 115/120 vorbei läuft.
2C stellt ein Signal 240 dar, das durch magnetoresistive Sensoren erzeugt wird, die konfiguriert sind, Änderungen der Magnetfeldkomponente H_z abzufühlen. Beispielsweise entsprechen ansteigende Flanken des Signals der Magnetfeldkomponente, die sich nach außen von der Mitte der Nordpole des Zahnrads 105 beispielsweise zu dem magnetoresistiven Sensor Z1 hin erstrecken, und abfallende Flanken des Signals entsprechen der Magnetfeldkomponente, die sich nach innen zu der Mitte der Südpole des Zahnrads 105 hin und weg von beispielsweise dem magnetoresistiven Sensor Z1 erstrecken.
3 stellt eine magnetoresistive Vorrichtung 300 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung dar.
Die magnetoresistive Vorrichtung 300 kann die Sensoren 115 und 120 enthalten, die miteinander elektrisch verbunden sind. In einer beispielhaften Ausführungsform enthält der Sensor 115 vier magnetoresistive Sensoren 115.1 bis 115.4, und der Sensor 120 enthält vier magnetoresistive Sensoren 120.1 bis 120.4. Die Sensoren 115 und 120 sind nicht darauf beschränkt, dass jeder vier magnetoresistive Sensoren aufweist, und Sensor 115 und/oder Sensor 120 kann eine unterschiedliche Anzahl von magnetoresistiven Sensoren aufweisen, wie durch Fachleute der relevanten Technik verstanden würde. Die magnetoresistiven Sensoren 115.1 bis 115.2 und/oder die magnetoresistiven Sensoren 120.2 bis 120.2 können in einer Wheatstone-Brückenkonfiguration elektrisch verbunden sein.
Die magnetoresistiven Sensoren 115.1 und 115.2 können konfiguriert sein, eine erste Magnetfeldkomponente abzufühlen, und die magnetoresistiven Sensoren 115.3 und 115.4 sind konfiguriert, eine zweite Magnetfeldkomponente, die von der ersten Magnetfeldkomponente verschieden ist, abzufühlen. Beispielsweise können die magnetoresistiven Sensoren 115.1 und 115.2 konfiguriert sein, die Magnetfeldkomponente H_x abzufühlen, und die magnetoresistiven Sensoren 115.3 und 115.4 können konfiguriert sein, die Magnetfeldkomponente H_z abzufühlen.
Der magnetoresistive Sensor 115.1 kann konfiguriert sein, die Magnetfeldkomponente H_x in Bezug auf die positive X-Richtung (z. B. +H_x) abzufühlen, und der magnetoresistive Sensor 115.2 kann konfiguriert sein, die Magnetfeldkomponente H_x in Bezug auf die negative X-Richtung (z. B. –H_x) abzufühlen. Beispielsweise kann der Widerstand des magnetoresistiven Sensors 115.1 ansteigen, wenn die Magnetfeldkomponente H_x ansteigt, und der Widerstand des magnetoresistiven Sensors 115.2 kann abfallen, wenn die Magnetfeldkomponente H_x ansteigt. In diesem Beispiel kann ein Signal, das durch den magnetoresistiven Sensor 115.1 in Reaktion auf die Magnetfeldkomponente H_x erzeugt wird, ansteigen, während ein Signal, das durch den magnetoresistiven Sensor 115.2 in Reaktion auf die Magnetfeldkomponente H_x erzeugt wird, abfallen kann. Mit anderen Worten weisen die Signale, die durch den magnetoresistiven Sensor 115.1 erzeugt werden, einen positiven Magnetfeldkoeffizienten auf, während der magnetoresistive Sensor 115.2 einen negativen Magnetfeldkoeffizienten aufweist, analog zu positiven und negativen Temperaturkoeffizienten, die einen normalen Fachmann der relevanten Technik bekannt sind. Eine solche Beziehung der Signale, die durch den magnetoresistiven Sensor 115.1 mit dem positiven Magnetfeldkoeffizienten erzeugt werden und den magnetoresistiven Sensor 115.2 mit dem negativen Magnetfeldkoeffizienten erzeugt werden, kann in dieser Anmeldung als eine inverse Beziehung der Signale, die durch die magnetoresistiven Sensoren 115.1 und 115.2 erzeugt werden, bezeichnet sein.
Ähnlich kann der magnetoresistive Sensor 115.3 konfiguriert sein, die Magnetfeldkomponente H_z in Bezug auf die positive Z-Richtung (z. B. +H_z) abzufühlen, und der magnetoresistive Sensor 115.4 kann konfiguriert sein, die Magnetfeldkomponente H_z in Bezug auf die negative Z-Richtung (z. B. –H_z) abzufühlen. Beispielsweise kann der Widerstand des magnetoresistiven Sensors 115.3 ansteigen, wenn die Magnetfeldkomponente H_z ansteigt, und der Widerstand des magnetoresistiven Sensors 115.4 kann abfallen, wenn die Magnetfeldkomponente H_z ansteigt. In diesem Beispiel kann ein Signal, das durch den magnetoresistiven Sensor 115.3 in Reaktion auf die Magnetfeldkomponente H_z erzeugt wird, ansteigen, während ein Signal, das durch den magnetoresistiven Sensor 115.4 in Reaktion auf die Magnetfeldkomponente H_z erzeugt wird, abfallen kann. Mit anderen Worten weist der magnetoresistive Sensor 115.3 einen positiven Magnetfeldkoeffizienten auf, während der magnetoresistive Sensor 115.4 einen negativen Magnetfeldkoeffizienten aufweist. Wie vorher kann eine solche Beziehung der Signale, die durch die magnetoresistiven Sensoren 115.3 und 115.4 erzeugt werden, in dieser Anmeldung als eine inverse Beziehung bezeichnet sein.
In diesen Konfigurationen können die Signale, die durch die magnetoresistiven Sensoren 115.1 und 115.2 erzeugt werden, verwendet werden, um eine "lokale" Magnetfelddifferenz der Magnetfeldkomponente H_x basierend auf +H_x und –H_x innerhalb der ersten Abfühlfläche zu bestimmen. Die Signale, die durch die magnetoresistiven Sensoren 115.3 und 115.4 erzeugt werden, können verwendet werden, um eine "lokale" Magnetfelddifferenz der Magnetfeldkomponente H_z basierend auf +H_z und –H_z innerhalb der ersten Abfühlfläche zu bestimmen.
Die Signale, die durch die magnetoresistiven Sensor 120.1 bis 120.4 erzeugt werden, können verwendet werden, um "lokale" Magnetfelddifferenzen innerhalb der zweiten Abfühlfläche zu bestimmen. Beispielsweise kann der magnetoresistive Sensor 120.1 konfiguriert sein, die Magnetfeldkomponente H_x in Bezug auf die positive X-Richtung (z. B. +H_x) abzufühlen, und der magnetoresistive Sensor 120.2 kann konfiguriert sein, die Magnetfeldkomponente H_x in Bezug auf die negative X-Richtung (z. B. –H_x) abzufühlen. Der magnetoresistive Sensor 120.3 kann konfiguriert sein, die Magnetfeldkomponente H_z in Bezug auf die positive Z-Richtung (z. B. +H_z) abzufühlen, und der magnetoresistive Sensor 120.4 kann konfiguriert sein, die Magnetfeldkomponente H_z in Bezug auf die negative Z-Richtung (z. B. –H_z) innerhalb der zweiten Abfühlfläche abzufühlen. In diesen Konfigurationen können die Signale, die durch die magnetoresistiven Sensoren 120.1 und 120.2 erzeugt werden, verwendet werden, um eine "lokale" Magnetfelddifferenz der Magnetfeldkomponente H_x basierend auf +H_x und –H_x zu bestimmen, und die Signale, die durch die magnetoresistiven Sensoren 120.3 und 120.4 erzeugt werden, können verwendet werden, um eine "lokale" Magnetfelddifferenz der Magnetfeldkomponente H_z basierend auf +H_z und –H_z zu bestimmen, beide in der zweiten Abfühlfläche.
In diesen Beispielen können Signale, die durch die magnetoresistiven Sensoren 115.1 bis 115.4 erzeugt werden, verwendet werden, um "lokale" Magnetfelddifferenzen an dem ersten Sensor 115 zu bestimmen, und Signale, die durch die magnetoresistiven Sensoren 120.1 bis 120.4 erzeugt werden, können verwendet werden, um andere "lokale" Magnetfelddifferenzen an dem zweiten Sensor 120 zu bestimmen. Ferner können die Signale, die durch den ersten Sensor 115 und den zweiten Sensor 120 erzeugt werden, verwendet werden, um "globale" Differenzen zwischen den Magnetfeldkomponenten, die durch den ersten Sensor 115 abgefühlt werden, und Magnetfeldkomponenten, die durch den zweiten Sensor 120 abgefühlt werden, zu bestimmen.
Die magnetoresistive Vorrichtung 300 kann eine oder mehrere Auswertungsvorrichtungen (nicht gezeigt) enthalten, die mit den Leitungen (z. B. Z+, Z–, X+, X–) der magnetoresistiven Vorrichtung 300 verbunden sind und konfiguriert sind, ein oder mehrere Signale zu verarbeiten, die durch einen oder mehrere der magnetoresistiven Sensoren 115.1 bis 115.4 und/oder 120.1 bis 120.4 erzeugt werden. Die Auswertungsvorrichtung(en) kann/können Speicher enthalten, der Daten und/oder Befehle speichert, und Prozessorschaltungsanordnung, die konfiguriert ist, eines oder mehrere aus den Signalen, die durch einen oder mehrere der magnetoresistiven Sensoren 115.1 bis 115.4 und/oder 120.1 bis 120.4 erzeugt werden, zu verarbeiten. Die Prozessorschaltungsanordnung kann außerdem konfiguriert sein, die Drehrichtung und/oder Drehgeschwindigkeit eines Indikatorobjekts 105 basierend auf den verarbeiteten Signal(en) zu bestimmen und/oder eine oder mehrere "lokale" und/oder "globale" Differenzen basierend auf den Signalen, die durch die magnetoresistiven Sensoren 115.1 bis 115.4 und/oder 120.1 bis 120.4 erzeugt werden, zu bestimmen.
4 stellt eine magnetoresistive Vorrichtung 400 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung dar.
Die magnetoresistive Vorrichtung 400 kann die Sensoren 115 und 120 enthalten, die miteinander elektrisch verbunden sind. Der Sensor 115 kann vier magnetoresistive Sensoren 115.1 bis 115.4 enthalten, und der Sensor 120 kann vier magnetoresistive Sensoren 120.1 bis 120.4 enthalten. Die Sensoren 115 und 120 sind nicht darauf beschränkt, dass jeder vier magnetoresistive Sensoren aufweist, und Sensor 115 und/oder Sensor 120 kann eine unterschiedliche Anzahl von magnetoresistiven Sensoren aufweisen, wie durch Fachleute der relevanten Technik verstanden würde. Die magnetoresistiven Sensoren 115.1 bis 115.4 und/oder die magnetoresistiven Sensoren 120.1 bis 120.4 können in einer Wheatstone-Brückenkonfiguration elektrisch verbunden sein.
Die magnetoresistiven Sensoren 115.1 und 115.2 können konfiguriert sein, eine erste Magnetfeldkomponente abzufühlen, und die magnetoresistiven Sensoren 115.3 und 115.4 können konfiguriert sein, eine zweite Magnetfeldkomponente, die von der ersten Magnetfeldkomponente verschieden ist, abzufühlen. Beispielsweise können die magnetoresistiven Sensoren 115.1 und 115.2 konfiguriert sein, die Magnetfeldkomponente H_x abzufühlen, und die magnetoresistiven Sensoren 115.3 und 115.4 können konfiguriert sein, die Magnetfeldkomponente H_z abzufühlen.
Die magnetoresistiven Sensoren 115.1 und 115.2 können konfiguriert sein, die Magnetfeldkomponente H_x in Bezug auf die positive X-Richtung (z. B. +H_x) abzufühlen, und die magnetoresistiven Sensoren 115.3 und 115.4 können konfiguriert sein, die Magnetfeldkomponente H_z in Bezug auf die positive Z-Richtung (z. B. +H_z) abzufühlen. Beispielsweise kann der Widerstand des magnetoresistiven Sensors 115.1 ansteigen, wenn die Magnetfeldkomponente H_x ansteigt, und der Widerstand des magnetoresistiven Sensors 115.2 kann ansteigen, wenn die Magnetfeldkomponente H_x ansteigt. In diesem Beispiel kann ein Signal, das durch den magnetoresistiven Sensor 115.1 in Reaktion auf die Magnetfeldkomponente H_x erzeugt wird, ansteigen, und ein Signal, das durch den magnetoresistiven Sensor 115.2 in Reaktion auf die Magnetfeldkomponente H_x erzeugt wird, kann ebenfalls ansteigen. Ähnlich kann der Widerstand des magnetoresistiven Sensors 115.3 ansteigen, wenn die Magnetfeldkomponente H_z ansteigt, und der Widerstand des magnetoresistiven Sensors 115.4 kann ansteigen, wenn die Magnetfeldkomponente H_z ansteigt. In diesem Beispiel kann ein Signal, das durch den magnetoresistiven Sensor 115.3 in Reaktion auf die Magnetfeldkomponente H_z erzeugt wird, ansteigen, und ein Signal, das durch den magnetoresistiven Sensor 115.4 in Reaktion auf die Magnetfeldkomponente H_z erzeugt wird, kann ebenfalls ansteigen. Mit anderen Worten weisen die Signale, die durch die magnetoresistiven Sensoren 115.1 und 115.2 erzeugt werden, positive Magnetfeldkoeffizienten auf. Eine solche Beziehung der Signale, die durch die magnetoresistiven Sensoren 115.1 und 115.2 erzeugt werden, kann in dieser Anmeldung als eine direkte Beziehung bezeichnet sein. Ähnlich kann die Beziehung von Signalen, die durch die magnetoresistiven Sensoren 115.3 und 115.4 erzeugt werden, die positive Magnetfeldkoeffizienten aufweisen, ebenfalls als eine direkte Beziehung bezeichnet sein.
Ähnlich können die magnetoresistiven Sensoren 120.1 und 120.2 konfiguriert sein, die Magnetfeldkomponente H_x in Bezug auf die positive X-Richtung (z. B. +H_x) abzufühlen, und die magnetoresistiven Sensoren 120.3 und 120.4 können konfiguriert sein, die Magnetfeldkomponente H_z in Bezug auf die positive Z-Richtung (z. B. +H_z) abzufühlen.
Beispielsweise kann der Widerstand des magnetoresistiven Sensors 120.1 ansteigen, wenn die Magnetfeldkomponente H_x ansteigt, und der Widerstand des magnetoresistiven Sensors 120.2 kann ansteigen, wenn die Magnetfeldkomponente H_x ansteigt. Ähnlich kann der Widerstand des magnetoresistiven Sensors 120.3 ansteigen, wenn die Magnetfeldkomponente H_z ansteigt, und der Widerstand des magnetoresistiven Sensors 120.4 kann ansteigen, wenn die Magnetfeldkomponente H_z ansteigt. Das heißt, die Signale, die durch die magnetoresistiven Sensoren 120.1 und 120.2 erzeugt werden, können eine direkte Beziehung aufweisen, und Signale, die durch die magnetoresistiven Sensoren 120.3 und 120.4 erzeugt werden, können ebenfalls eine direkte Beziehung aufweisen.
In diesen Beispielen können Signale, die durch die magnetoresistiven Sensoren 115.1 und 115.2 erzeugt werden, und die Signale, die durch die magnetoresistiven Sensoren 120.1 und 120.2 erzeugt werden, verwendet werden, um "globale" Differenzen zwischen den Magnetfeldkomponenten, die durch den ersten Sensor 115 und den zweiten Sensor 120 abgefühlt werden, zu bestimmen. Ähnlich können Signale, die durch die magnetoresistiven Sensoren 115.4 und 115.4 erzeugt werden, und die Signale, die durch die magnetoresistiven Sensoren 120.3 und 120.4 erzeugt werden, verwendet werden, um "globale" Differenzen zwischen den Magnetfeldkomponenten, die durch den ersten Sensor 115 und den zweiten Sensor 120 abgefühlt werden, zu bestimmen.
Die magnetoresistive Vorrichtung 400 kann eine oder mehrere Auswertungsvorrichtungen (nicht gezeigt) enthalten, die mit den Leitungen (z. B. Z+, Z–, X+, X–) der magnetoresistiven Vorrichtung 300 verbunden sind und konfiguriert sind, ein oder mehrere Signale zu verarbeiten, die durch einen oder mehrere der magnetoresistiven Sensoren 115.1 bis 115.4 und/oder 120.1 bis 120.4 erzeugt werden. Die Auswertungsvorrichtung(en) kann/ einen Speicher enthalten, der Daten und/oder Befehle speichert, und Prozessorschaltungsanordnung, die konfiguriert ist, eines oder mehrere aus den Signalen, die durch einen oder mehrere aus den magnetoresistiven Sensoren 115.1 bis 115.4 und/oder 120.1 bis 120.4 erzeugt werden, zu verarbeiten. Die Prozessorschaltungsanordnung kann außerdem konfiguriert sein, Drehrichtung und/oder Drehgeschwindigkeit eines Indikatorobjekts 105 basierend auf dem/den verarbeiteten Signal(en) zu bestimmen und/oder eine oder mehrere "globale" Differenzen zwischen den Magnetfeldkomponenten, die durch die magnetoresistiven Sensoren von Sensor 115 abgefühlt werden, und den Magnetfeldkomponenten, die durch die magnetoresistiven Sensoren von Sensor 120 abgefühlt werden, zu bestimmen.
5 stellt eine magnetoresistive Vorrichtung 500 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung dar.
Die magnetoresistive Vorrichtung 500 kann Stromquellen 540.1 bis 540.4 und Sensoren 515 und 520, die miteinander elektrisch verbunden sind, enthalten. Beispielsweise können die Stromquellen 540.1 und 540.2 mit dem Sensor 515 verbunden sein, und die Stromquellen 540.3 und 540.4 können mit dem Sensor 520 verbunden sein.
Der Sensor 515 kann zwei magnetoresistive Sensoren 515.1 und 515.2 enthalten, und der Sensor 520 kann zwei magnetoresistive Sensoren 520.1 und 520.2 enthalten. Sensor 515.1 kann in Reihe mit der Stromquelle 540.1 verbunden sein, Sensor 515.2 kann in Reihe mit der Stromquelle 540.2 verbunden sein, Sensor 515.1 kann in Reihe mit der Stromquelle 540.3 verbunden sein und Sensor 520.2 kann in Reihe mit der Stromquelle 540.4 verbunden sein. Die Sensoren 515 und/oder 520 sind nicht darauf beschränkt, dass sie zwei magnetoresistive Sensoren aufweisen, und die magnetoresistive Vorrichtung 500 kann eine andere Anzahl von Stromquellen enthalten. Die magnetoresistiven Sensoren 515.1, 515.2, 520.1 und 520.2 können in einer Wheatstone-Brückenkonfiguration elektrisch verbunden sein.
Die Stromquellen 540.1 bis 540.4 können konfiguriert sein, einen oder mehrere konstante oder variable Ströme zu erzeugen. In einer beispielhaften Ausführungsform sind die Stromquellen 540.1 bis 540.4 konfiguriert, den gleichen Strom zu erzeugen. In einer weiteren Ausführungsform können eine oder mehrere aus den Stromquellen 540.1 bis 540.4 einen anderen Strom erzeugen als eine oder mehrere der anderen Stromquellen.
Die magnetoresistiven Sensoren 515.1 und 520.1 können konfiguriert sein, eine erste Magnetfeldkomponente abzufühlen, und die magnetoresistiven Sensoren 515.2 und 520.2 können konfiguriert sein, eine zweite Magnetfeldkomponente, die von der ersten Magnetfeldkomponente verschieden ist, abzufühlen. Beispielsweise können die magnetoresistiven Sensoren 515.1 und 520.1 konfiguriert sein, die Magnetfeldkomponente H_x abzufühlen, und die magnetoresistiven Sensoren 515.2 und 520.2 können konfiguriert sein, die Magnetfeldkomponente H_z abzufühlen.
Die magnetoresistiven Sensoren 515.1 und 520.1 können konfiguriert sein, die Magnetfeldkomponente H_x in Bezug auf die negative X-Richtung (z. B. –H_x) abzufühlen, und die magnetoresistiven Sensoren 515.2 und 520.2 können konfiguriert sein, die Magnetfeldkomponente H_z in Bezug auf die negative Z-Richtung (z. B. –H_z) abzufühlen.
In diesem Beispiel können Signale, die durch die magnetoresistiven Sensoren 515.1 und 520.1 erzeugt werden, verwendet werden, um "globale" Differenzen zwischen den jeweiligen Magnetfeldkomponenten H_x, die durch den ersten Sensor 515 und den zweiten Sensor 520 abgefühlt werden, zu bestimmen. Ähnlich können die magnetoresistiven Sensoren 515.2 und 520.2 verwendet werden, um "globale" Differenzen zwischen den jeweiligen Magnetfeldkomponenten H_z, die durch den ersten Sensor 515 und den zweiten Sensor 520 abgefühlt werden, zu bestimmen.
Die magnetoresistive Vorrichtung 500 kann eine oder mehrere Auswertungsvorrichtungen enthalten, die mit den Leitungen (z. B. Z+, Z–, X+, X–) der magnetoresistiven Vorrichtung 500 verbunden sind und konfiguriert sind, ein oder mehrere Signale zu verarbeiten, die durch einen oder mehrere der magnetoresistiven Sensoren 515.1, 515.2, 520.1 und 520.2 erzeugt werden. Die Auswertungsvorrichtung(en) kann/können Speicher enthalten, der Daten und/oder Befehle speichert, und Prozessorschaltungsanordnung, die konfiguriert ist, eines oder mehrere aus den Signalen, die durch einen oder mehrere aus den magnetoresistiven Sensoren 515.1, 515.2, 520.1 und 520.2 erzeugt werden, zu verarbeiten. Die Prozessorschaltungsanordnung kann außerdem konfiguriert sein, die Drehrichtung und/oder Drehgeschwindigkeit eines Indikatorobjekts 105 basierend auf den verarbeiteten Signal(en) zu bestimmen und/oder eine oder mehrere "globale" Differenzen basierend auf den Signalen, die durch die magnetoresistiven Sensoren der Sensoren 515 bis 520 erzeugt werden, zu bestimmen.
6 stellt eine magnetoresistive Vorrichtung 600 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung dar.
Die magnetoresistive Vorrichtung 600 kann einen Magneten 630, der einen Hohlraum 640 aufweist, der darin gebildet ist, und einen Sensor 615 benachbart dem Hohlraum 640 und/oder wenigstens teilweise innerhalb des Hohlraums 640 angeordnet enthalten. Der Magnet 630 kann einen ersten Abschnitt 630.1 und einen zweiten Abschnitt 630.2 enthalten, die zusammenwirkend den Hohlraum 540 bilden. Der erste Abschnitt 630.1 und der zweite Abschnitt 630.2 können Spiegelbilder voneinander sein, oder sie können unterschiedlich sein. Der erste Abschnitt 630.1 und der zweite Abschnitt 630.2 können als gegenüberliegende Segmente des Magneten 630 bezeichnet sein. Der Sensor 615 kann eine beispielhafte Ausführungsform der Sensoren 100, 200, 300, 400 und/oder 500 sein.
Der Magnet 630 kann ein "Back-Bias"-Magnet sein, der konfiguriert ist, ein Magnetfeld H zu erzeugen, das durch ein Indikatorobjekt 605, das in der Nähe der magnetoresistiven Vorrichtung 600 angeordnet und von ihr beabstandet ist, definiert und/oder beeinflusst sein kann. Der Magnet 630 kann in einer Magnetisierungsrichtung, die sich in der Z-Richtung erstreckt, magnetisiert sein. Der Magnet 630 kann jedoch in einer oder mehreren anderen Richtungen magnetisiert sein, wie durch einen normalen Fachmann der relevanten Technik verstanden würde.
Der Sensor 615 kann konfiguriert sein, eine erste Magnetfeldkomponente und eine zweite Magnetfeldkomponente abzufühlen. Die erste Magnetfeldkomponente kann orthogonal (oder im Wesentlichen orthogonal) zu der zweiten Magnetfeldkomponente sein. Beispielsweise kann sich die erste Magnetfeldkomponente in der X-Richtung erstrecken, und die zweite Magnetfeldkomponente kann sich in der Z-Richtung, die orthogonal zu der X-Richtung ist, erstrecken. In diesem Beispiel kann die erste Magnetfeldkomponente als H_x bezeichnet sein, und die zweite Magnetfeldkomponente kann als H_z bezeichnet sein. In anderen Ausführungsformen können sich die erste und die zweite Magnetfeldkomponente in andere Richtungen erstrecken, wie durch einen normalen Fachmann der relevanten Technik verstanden würde.
Der Hohlraum 640 des Magneten 630 kann so gebildet sein, dass er Abmessungen aufweist, die zu reduzierten Magnetfeldbedingungen des Magnetfelds H in der Nähe des Hohlraums 640 und/oder innerhalb des Hohlraums 640 führen. Beispielsweise kann der Hohlraum 640 definiert sein, um eine reduzierte erste Magnetfeldkomponente H_x und eine reduzierte Magnetfeldkomponente H_z zu erzeugen. Die Erzeugung der reduzierten Magnetfeldbedingungen kann verhindern, dass der magnetoresistive Sensor 615 in (magnetische) Sättigung eintritt, wenn sich der magnetoresistive Sensor 615 innerhalb des Magnetfelds H befindet.
Der erste Abschnitt 630.1 und/oder der zweite Abschnitt 630.2 des Magneten 630 können einen dünnwandigen Abschnitt 632 und einen dickwandigen Abschnitt 634, der eine Dicke aufweist, die größer als eine Dicke des dünnwandigen Abschnitts 632 ist, enthalten. Die Dicke kann entlang der Y-Richtung definiert sein, wie in 6 dargestellt ist.
Der dünnwandige Abschnitt 632 kann eine Seitenwand des Hohlraums 640 definieren. Der Abschnitt des Hohlraums 640, der durch den dünnwandigen Abschnitt und 632 definiert ist, kann als ein Basishohlraumabschnitt bezeichnet sein. Der Basishohlraumabschnitt kann beispielsweise ein rechteckiges Prisma sein, das auf zwei Seiten durch den dünnwandigen Abschnitt 632 des ersten Abschnitts 630.1 und den dünnwandigen Abschnitt 632 des zweiten Abschnitts 630.2 definiert ist.
Der Boden des dickwandigen Abschnitts 634 kann einen dreieckigen prismenförmigen Hohlraumabschnitt des Hohlraums 640 definieren. Der dreieckige prismenförmige Hohlraumabschnitt kann gebildet sein, wo der dickwandige Abschnitt 634 an einen entsprechenden dünnwandigen Abschnitt 632 angrenzt. In dieser Konfiguration ist der dreieckige prismenförmige Hohlraumabschnitt auf (in der Z-Richtung) dem Basishohlraumabschnitt, der durch den dünnwandigen Abschnitt 632 definiert ist, angeordnet.
Der Sensor 615 kann sich benachbart zu und/oder wenigstens teilweise innerhalb des Basishohlraumabschnitts des Hohlraums 640 an dem Boden des Basishohlraumabschnitts in der Z-Richtung befinden.
7 stellt eine magnetoresistive Vorrichtung 700 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung dar.
Die magnetoresistive Vorrichtung 700 kann einen Magneten 730, der einen Hohlraum 740 aufweist, der darin gebildet ist, und einen Sensor 715 benachbart dem Hohlraum 740 und/oder wenigstens teilweise innerhalb des Hohlraums 740 angeordnet enthalten. Der Magnet 730 kann einen ersten Abschnitt 730.1 und einen zweiten Abschnitt 730.2 enthalten, die zusammenwirkend den Hohlraum 740 bilden. Der erste Abschnitt 730.1 und der zweite Abschnitt 730.2 können Spiegelbilder voneinander sein, oder sie können unterschiedlich sein. Der erste Abschnitt 730.1 und der zweite Abschnitt 630 können als gegenüberliegende Segmente des Magneten 730 bezeichnet sein. Der Sensor 715 kann eine beispielhafte Ausführungsform der Sensoren 100, 200, 300, 400 und/oder 500 sein.
Der Magnet 730 kann ein "Back-Bias"-Magnet sein, der konfiguriert ist, ein Magnetfeld H zu erzeugen, das durch ein Indikatorobjekt 705, das in der Nähe der magnetoresistiven Vorrichtung 700 angeordnet und von ihr beabstandet ist, definiert und/oder beeinflusst sein kann. Der Magnet 730 kann in einer Magnetisierungsrichtung, die sich in der Z-Richtung erstreckt, magnetisiert sein. Der Magnet 730 kann jedoch in einer oder mehreren anderen Richtungen magnetisiert sein, wie durch einen normalen Fachmann der relevanten Technik verstanden würde.
Der Sensor 715 kann konfiguriert sein, eine erste Magnetfeldkomponente und eine zweite Magnetfeldkomponente abzufühlen. Die erste Magnetfeldkomponente kann orthogonal (oder im Wesentlichen orthogonal) zu der zweiten Magnetfeldkomponente sein. Beispielsweise kann sich die erste Magnetfeldkomponente in der X-Richtung erstrecken, und die zweite Magnetfeldkomponente kann sich in der Z-Richtung, die orthogonal zu der X-Richtung ist, erstrecken. In diesem Beispiel kann die erste Magnetfeldkomponente als H_x bezeichnet sein, und die zweite Magnetfeldkomponente kann als H_z bezeichnet sein. In anderen Ausführungsformen können sich die erste und die zweite Magnetfeldkomponente und entsprechende Abfühlebenen in andere Richtungen erstrecken, wie durch einen normalen Fachmann der relevanten Technik verstanden würde.
Der Hohlraum 740 des Magneten 730 kann so gebildet sein, dass er Abmessungen aufweist, die zu reduzierten Magnetfeldbedingungen des Magnetfelds H in der Nähe des Hohlraums 740 und/oder innerhalb des Hohlraums 740 führen. Beispielsweise kann der Hohlraum 740 definiert sein, um eine reduzierte erste Magnetfeldkomponente H_x und eine reduzierte Magnetfeldkomponente H_z zu erzeugen. Die Erzeugung solcher reduzierter Magnetfeldbedingungen kann verhindern, dass der magnetoresistive Sensor 715 in (magnetische) Sättigung eintritt, wenn sich der magnetoresistive Sensor 715 innerhalb des Magnetfelds H befindet.
Der Hohlraum 740 kann pyramidenförmig sein, und der erste Abschnitt 730.1 und der zweite Abschnitt 730.2 des Magneten 730 können jeweils konfiguriert sein, zwei Seiten des pyramidenförmigen Hohlraums 640 zu bilden. Die Basis des pyramidenförmigen Hohlraums 740 kann sich innerhalb der X-Y-Ebene befinden, und die Seiten des pyramidenförmigen Hohlraums 740 erstrecken sich von der Basis zu der Spitze des pyramidenförmigen Hohlraums 740 in der Z-Richtung. Das heißt, die Höhe des pyramidenförmigen Hohlraums 740 ist entlang der Z-Achse definiert.
Mit Bezug auf 8 kann die Basis 850 des pyramidenförmigen Hohlraums 740 eine nicht selbstschneidende trapezoidförmige Basis (z. B. ein Rhombus, eine Raute, usw.) sein. Zwei Abschnitte 855.1 und 855.2 der Basis 850 und entsprechende Seitenabschnitte, die sich in der Z-Richtung davon erstrecken, können sich außerhalb des Magneten 740 befinden. In diesem Beispiel ist die resultierende Basis 860 innerhalb des Hohlraums 740 sechseckig geformt, wie in 8 gezeigt und durch Kreuzschraffur hervorgehoben. Ferner kann jeder aus dem ersten und dem zweiten Abschnitt 730.1 und 730.2 des Magneten 730 zwei Seiten des Hohlraums 740 definieren, die sich zu der Spitze erstrecken, und die entsprechenden Seiten, die sich von den Kanten 852.1 und 852.2 erstrecken, können sich vertikal entlang der Z-Richtung erstrecken.
Schlussfolgerung
Die vorstehend genannte Beschreibung der spezifischen Ausführungsformen wird die allgemeine Natur der Anmeldung so vollständig offenlegen, dass andere durch Anwendung des Wissens innerhalb Technikkompetenzen für verschiedene Anwendungen solche spezifischen Ausführungsformen ohne unangemessenes Experimentieren und ohne von dem allgemeinen Konzept der vorliegenden Anmeldung abzuweichen einfach modifizieren und/oder anpassen können. Deshalb sollen solche Anpassungen und Modifikationen innerhalb der Bedeutung und des Äquivalenzbereichs der offenbarten Ausführungsformen sein, basierend auf den Lehren und der Anleitung, die hier präsentiert sind. Es ist zu verstehen, dass die Ausdrucksweise oder Terminologie hier dem Zweck der Beschreibung und nicht der Einschränkung dient, so dass die Terminologie oder Ausdrucksweise der vorliegenden Spezifikation durch den Fachmann angesichts der Lehren und der Anleitung interpretiert werden soll.
Bezüge in der Spezifikation auf "(nur) eine Ausführungsform", "eine Ausführungsform", "eine beispielhafte Ausführungsform" usw. geben an, dass die beschriebene Ausführungsform ein/e spezielle/s Merkmal, Struktur oder Eigenschaft aufweist, aber nicht jede Ausführungsform kann notwendigerweise das/die spezielle Merkmal, Struktur oder Eigenschaft enthalten. Außerdem beziehen sich solche Ausdrücke nicht notwendigerweise auf dieselbe Ausführungsform. Ferner, wenn ein/e spezielles Merkmal, Struktur oder Eigenschaft in Verbindung mit einer Ausführungsformen beschrieben ist, ist vorgeschlagen, dass es innerhalb der Kenntnisse eines Fachmanns ist, ein/e solche/s Merkmal, Struktur oder Eigenschaft in Verbindung mit anderen Ausführungsformen zu beeinflussen, unabhängig davon, ob es ausdrücklich beschrieben ist.
Die hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen sind zu anschaulichen Zwecken bereitgestellt und sind nicht einschränkend. Andere beispielhafte Ausführungsformen sind möglich, und Modifikationen können an den beispielhaften Ausführungsformen vorgenommen werden. Deshalb soll die Spezifikation die Anmeldung nicht einschränken. Stattdessen ist der Schutzbereich der Anmeldung nur in Übereinstimmung mit den folgenden Ansprüchen und ihren Äquivalenten definiert.
Ausführungsformen können in Hardware (z. B. Schaltungen), Firmware, Software oder irgendeiner Kombination daraus implementiert sein. Ausführungsformen können außerdem als Befehle implementiert sein, die auf einem maschinenlesbaren Medium gespeichert sind und die durch einen oder mehrere Prozessoren gelesen und ausgeführt werden können. Ein maschinenlesbares Medium kann irgendeinen Mechanismus zum Speichern oder Übertragen von Informationen in einer durch eine Maschine (z. B. eine Computervorrichtung) lesbaren Form enthalten. Beispielsweise kann ein maschinenlesbares Medium Festwertspeicher (ROM); Direktzugriffsspeicher (RAM); Magnetplattenspeichermedien; optische Speichermedien; Flash-Speichervorrichtungen; elektrische, optische, akustische oder andere Form von verbreiteten Signalen (z. B. Trägerwellen, Infrarotsignale, digitale Signale usw.) und anderes enthalten. Ferner können Firmware, Software, Routinen, Befehle hier so beschrieben sein, dass sie spezielle Aktionen ausführen. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass solche Beschreibungen lediglich zur Vereinfachung dienen und dass solche Aktionen tatsächlich aus Computervorrichtungen, Prozessoren, Steuereinheiten oder anderen Vorrichtungen, die die Firmware, Software, Routinen, Befehle usw. ausführen, resultieren. Ferner kann jede der Implementierungsvariationen durch einen Allzweckcomputer ausgeführt werden.
Für die Zwecke dieser Diskussion soll der Begriff "Prozessorschaltungsanordnung" so verstanden werden, dass er Schaltung(en), Prozessor(en), Logik, Code oder eine Kombination davon ist. Beispielsweise kann eine Schaltung eine analoge Schaltung, eine digitale Schaltung, Zustandsautomatenlogik, andere strukturelle elektronische Hardware oder eine Kombination davon enthalten. Ein Prozessor kann einen Mikroprozessor, einen digitalen Signalprozessor (DSP) oder einen anderen Hardware-Prozessor enthalten. Der Prozessor kann mit Befehlen "fest programmiert" sein, um entsprechende Funktion(en) gemäß hier beschriebenen Ausführungsformen auszuführen. Alternativ kann der Prozessor auf einen internen und/oder externen Speicher zugreifen, um Befehle abzurufen, die in dem Speicher gespeichert sind, die dann, wenn sie durch den Prozessor ausgeführt werden, die entsprechende(n) Funktion(en), die dem Prozessor zugeordnet sind, und/oder eine oder mehrere Funktionen und/oder Operationen, die zu dem Betrieb einer Komponente gehören, die darin enthalten den Prozessor aufweist, ausführen.

Claims

Magnetoresistive Vorrichtung, die Folgendes umfasst: einen ersten magnetoresistiven Sensor, der eingerichtet ist, eine erste Magnetfeldkomponente eines Magnetfelds zu erfassen und basierend auf der ersten Magnetfeldkomponente ein erstes Signal zu erzeugen; einen zweiten magnetoresistiven Sensor, der eingerichtet ist, die erste Magnetfeldkomponente zu erfassen und basierend auf der ersten Magnetfeldkomponente ein zweites Signal zu erzeugen, wobei das zweite Signal und das erste Signal eine erste Beziehung zueinander aufweisen; einen dritten magnetoresistiven Sensor, der eingerichtet ist, eine zweite Magnetfeldkomponente des Magnetfelds zu erfassen und basierend auf der zweiten Magnetfeldkomponente ein drittes Signal zu erzeugen; und einen vierten magnetoresistiven Sensor, der eingerichtet ist, die zweite Magnetfeldkomponente zu erfassen und basierend auf der zweiten Magnetfeldkomponente ein viertes Signal zu erzeugen, wobei das vierte Signal und das dritte Signal eine zweite Beziehung zueinander aufweisen, wobei der erste magnetoresistive Sensor, der zweite magnetoresistive Sensor, der dritte magnetoresistive Sensor und der vierte magnetoresistive Sensor in einem ersten Erfassungsbereich angeordnet sind.
Magnetoresistive Vorrichtung nach Anspruch 1, die ferner Folgendes umfasst: einen Vormagnetisierungs-Magneten, der relativ zu dem ersten Erfassungsbereich angeordnet ist, wobei der Vormagnetisierungs-Magnet eingerichtet ist, Magnetfeldbedingungen innerhalb des ersten Erfassungsbereichs zu reduzieren.
Magnetoresistive Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei: die erste Beziehung zwischen dem ersten Signal und dem zweiten Signal eine inverse Beziehung ist; und die zweite Beziehung zwischen dem dritten Signal und dem vierten Signal eine inverse Beziehung ist.
Magnetoresistive Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die magnetoresistive Vorrichtung in einer ersten Halbbrücke zwischen dem ersten magnetoresistiven Sensor und dem zweiten magnetoresistiven Sensor und in einer zweiten Halbbrücke zwischen dem dritten magnetoresistiven Sensor und dem vierten magnetoresistiven Sensor konfiguriert ist.
Magnetoresistive Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei: die erste Beziehung zwischen dem ersten Signal und dem zweiten Signal eine direkte Beziehung ist; und die zweite Beziehung zwischen dem dritten Signal und dem vierten Signal eine direkte Beziehung ist.
Magnetoresistive Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–5, wobei die erste Magnetfeldkomponente orthogonal zu der zweiten Magnetfeldkomponente ist.
Magnetoresistive Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–6, die ferner Folgendes umfasst: einen fünften magnetoresistiven Sensor, der eingerichtet ist, die erste Magnetfeldkomponente zu erfassen und basierend auf der ersten Magnetfeldkomponente ein fünftes Signal zu erzeugen; einen sechsten magnetoresistiven Sensor, der eingerichtet ist, die erste Magnetfeldkomponente zu erfassen und basierend auf der ersten Magnetfeldkomponente ein sechstes Signal zu erzeugen, wobei das sechste Signal und das fünfte Signal eine dritte Beziehung zueinander aufweisen; einen siebten magnetoresistiven Sensor, der eingerichtet ist, die zweite Magnetfeldkomponente zu erfassen und basierend auf der zweiten Magnetfeldkomponente ein siebtes Signal zu erzeugen; und einen achten magnetoresistiven Sensor, der eingerichtet ist, die zweite Magnetfeldkomponente zu erfassen und basierend auf der zweiten Magnetfeldkomponente ein achtes Signal zu erzeugen, wobei das achte Signal und das siebte Signal eine vierte Beziehung zueinander aufweisen, wobei der fünfte magnetoresistive Sensor, der sechste magnetoresistive Sensor, der siebte magnetoresistive Sensor und der achte magnetoresistive Sensor innerhalb eines zweiten Erfassungsgebiets, das von dem ersten Erfassungsgebiet beabstandet ist, angeordnet sind.
Magnetoresistive Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die magnetoresistiven Sensoren, die eingerichtet sind, die erste Magnetfeldkomponente zu erfassen, miteinander in einer ersten Wheatstone-Brückenkonfiguration verbunden sind, und die magnetoresistiven Sensoren, die eingerichtet sind, die zweite Magnetfeldkomponente zu erfassen, miteinander in einer zweiten Wheatstone-Brückenkonfiguration verbunden sind.
Magnetoresistive Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei: die dritte Beziehung zwischen dem fünften Signal und dem sechsten Signal eine inverse Beziehung ist; und die vierte Beziehung zwischen dem siebten Signal und dem achten Signal eine inverse Beziehung ist.
Magnetoresistive Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die magnetoresistive Vorrichtung in einer ersten Halbbrücke zwischen dem fünften magnetoresistiven Sensor und dem sechsten magnetoresistiven Sensor und in einer zweiten Halbbrücke zwischen dem siebten magnetoresistiven Sensor und dem achten magnetoresistiven Sensor eingerichtet ist.
Magnetoresistive Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei: die dritte Beziehung zwischen dem fünften Signal und dem sechsten Signal eine direkte Beziehung ist; und die vierte Beziehung zwischen dem siebten Signal und dem achten Signal eine direkte Beziehung ist.
Magnetoresistive Vorrichtung, die Folgendes umfasst: eine erste Stromquelle, die eingerichtet ist, einen ersten Strom zu erzeugen; einen ersten magnetoresistiven Sensor, der mit der ersten Stromquelle verbunden ist und eingerichtet ist, eine erste Magnetfeldkomponente eines Magnetfelds zu erfassen, und eingerichtet ist, einen ersten Widerstand des ersten magnetoresistiven Sensors basierend auf der erfassten ersten Magnetfeldkomponente zu ändern; eine zweite Stromquelle, die eingerichtet ist, einen zweiten Strom zu erzeugen; und einen zweiten magnetoresistiven Sensor, der mit der zweiten Stromquelle verbunden ist und eingerichtet ist, eine zweite Magnetfeldkomponente des Magnetfelds zu erfassen, und eingerichtet ist, einen zweiten Widerstand des zweiten magnetoresistiven Sensors basierend auf der erfassten zweiten Magnetfeldkomponente zu ändern, wobei der erste magnetoresistive Sensor und der zweite magnetoresistive Sensor innerhalb einem ersten Erfassungsgebiet angeordnet sind.
Magnetoresistive Vorrichtung nach Anspruch 12, die ferner Folgendes umfasst: eine dritte Stromquelle, die eingerichtet ist, einen dritten Strom zu erzeugen; einen dritten magnetoresistiven Sensor, der mit der dritten Stromquelle verbunden ist und eingerichtet ist, die erste Magnetfeldkomponente zu erfassen, und eingerichtet ist, einen dritten Widerstand des dritten magnetoresistiven Sensors basierend auf der erfassten ersten Magnetfeldkomponente zu ändern; eine vierte Stromquelle, die eingerichtet ist, einen vierten Strom zu erzeugen; und einen vierten magnetoresistiven Sensor, der mit der vierten Stromquelle verbunden ist und eingerichtet ist, die zweite Magnetfeldkomponente zu erfassen, und eingerichtet ist, einen vierten Widerstand des vierten magnetoresistiven Sensors basierend auf der erfassten vierten Magnetfeldkomponente zu ändern, wobei der dritte magnetoresistive Sensor und der vierte magnetoresistive Sensor innerhalb eines zweiten Erfassungsgebiets, das von dem ersten Erfassungsgebiet beabstandet ist, angeordnet sind.
Magnetoresistive Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, wobei die erste Magnetfeldkomponente orthogonal zu der zweiten Magnetfeldkomponente ist.
Magnetoresistive Vorrichtung, die Folgendes umfasst: einen magnetoresistiven Sensor, der eingerichtet ist, eine oder mehrere Magnetfeldkomponenten eines Magnetfelds zu erfassen; einen Vormagnetisierungs-Magneten, der einen Hohlraum aufweist, der eingerichtet ist, den magnetoresistiven Sensor aufzunehmen, wobei der Vormagnetisierungs-Magnet eingerichtet ist, reduzierte Magnetfeldbedingungen des Magnetfelds an einer Position des magnetoresistiven Sensors zu erzeugen, wobei die reduzierten Magnetfeldbedingungen eine reduzierte erste Magnetfeldkomponente des Magnetfelds und eine reduzierte zweite Magnetfeldkomponente des Magnetfelds orthogonal zu der ersten Magnetfeldkomponente enthalten.
Magnetoresistive Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei der Vormagnetisierungs-Magnet gegenüberliegende Segmente umfasst, wobei jedes der gegenüberliegenden Segmente Folgendes enthält: einen dünnwandigen Abschnitt, der einen Basishohlraumabschnitt des Hohlraums definiert; und einen dickwandigen Abschnitt, der eine Dicke aufweist, die größer ist als eine Dicke des dünnwandigen Abschnitts, wobei der dickwandige Abschnitt einen dreieckigen prismenförmigen Hohlraumabschnitt des Hohlraums definiert, der sich auf dem Basishohlraumabschnitt befindet.
Magnetoresistive Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, wobei: der Hohlraum pyramidenförmig ist und eine nicht selbstschneidende trapezoidförmige Basis enthält, und sich ein Abschnitt der nicht selbstschneidenden trapezoidförmigen Basis außerhalb des Vormagnetisierungs-Magneten befindet, und ein Abschnitt der nicht selbstschneidenden trapezoidförmigen Basis innerhalb des Hohlraums eine sechseckige Form aufweist.