DE102016110611A1 - Device with a Hall structure with an increased signal amplitude - Google Patents

Device with a Hall structure with an increased signal amplitude Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Vermessung der Flussdichte B eines Magnetfeldes mittels des Hall-Effekts mit einer Hall-Struktur (1) mit vier Kontakten (2, 3, 4, 5), mindestens einer Messstromquelle (10) mit je einer Messstromzu- und -ableitung (11, 12) sowie mit zwei Hall-Potenzialleitungen (13, 14). Durch Umschalter (6, 7, 8, 9) kann ein Kontaktpaar (z.B. 2, 4) für die Stromeinleitung mit dem Kontaktpaar (z.B. 3, 5) für die Abnahme der Hall-Spannung vertauscht werden wodurch sich die Positionen der Messstromzu- und ableitung in die Hall-Struktur ändern. Alle Kontakte, die zur Hall-Potenzialerfassung verwendet werden, können mit dem Vorteil der Platzersparnis auch als Stromein- und ableitungskontakt bei geeigneter Stellungskombination der Umschalter (6, 7, 8, 9) verwendet werden. Sofern sie als Stromein- oder ableitungskontaktverwendet werden, werden diesen Umschaltern (6, 7, 8, 9) mittels Schaltern (21, 22, 23, 24, 25) weitere Kontakte (17, 18, 19, 20) parallel geschaltet, wodurch sich der Kontaktwiderstand verringert und sich die Hall-Spannung bei gleicher Betriebsspannung erhöht. Je zwei Kontakte ((2, 17), (3, 18), (4, 19), (5, 20)) bilden eine Kontaktgruppe. Soll eine Kontaktgruppe zur Erfassung eines Hall-Potenzials verwendet werden, so wird der zusätzliche Kontakt (17, 18, 19, 20) durch das Öffnen des betreffenden Schalters (21, 22, 23, 24, 25) wieder vom Messkontakt (2, 3, 4, 5) getrennt.The invention relates to a device for measuring the flux density B of a magnetic field by means of the Hall effect with a Hall structure (1) with four contacts (2, 3, 4, 5), at least one measuring current source (10), each with a Meßstromzu- and -Discharge (11, 12) and with two Hall potential cables (13, 14). By switch (6, 7, 8, 9), a contact pair (eg 2, 4) for the current input to the contact pair (eg, 3, 5) are interchanged for the decrease of the Hall voltage whereby the positions of the Meßstromzu- and derivative change into the reverb structure. All contacts that are used for Hall potential detection, with the advantage of space savings can also be used as Stromein- and discharge contact with a suitable position combination of the switch (6, 7, 8, 9). If they are used as Stromein- or discharge contact, these switches (6, 7, 8, 9) by means of switches (21, 22, 23, 24, 25) further contacts (17, 18, 19, 20) connected in parallel, whereby reduces the contact resistance and increases the Hall voltage at the same operating voltage. Each two contacts ((2, 17), (3, 18), (4, 19), (5, 20)) form a contact group. If a contact group is to be used for detecting a Hall potential, the additional contact (17, 18, 19, 20) is opened again by the opening of the relevant switch (21, 22, 23, 24, 25) from the measuring contact (2, 3 , 4, 5) separately.

Description

Oberbegriffpreamble

Die Erfindung richtet sich auf eine Vorrichtung zum Messen einer magnetischen Größe und zwar der magnetischen Flussdichte B mittels eines galvano-magnetischen Bauelementes. Dieses Galvano magnetische Bauelement arbeitet in der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf Basis des Hall-Effekts (IPC G01R 15/20, G01R 33/07, H01L 43/00)The invention is directed to an apparatus for measuring a magnetic quantity, namely the magnetic flux density B by means of a galvano-magnetic component. This galvano magnetic component operates in the device according to the invention on the basis of the Hall effect (IPC G01R 15/20, G01R 33/07, H01L 43/00)

Allgemeine EinleitungGeneral introduction

Aus dem Stand der Technik sind hinlänglich Vorrichtungen zur Vermessung der Flussdichte B eines Magnetfeldes mittels des Hall-Effekts auf Basis integrierter halbleitender Hall-Strukturen (1) bekannt. Solche Strukturen werden bevorzugt mikrotechnisch integriert auf einem halbleitenden Substrat hergestellt und vielfältig verwendet. Insbesondere werden solche Sensoren als Ist-Wertgeber in Regelsystemen mit magnetischen Feldgrößen (G05F 1/635) oder Schrittzähler (G06M 1/274) oder als Schalter (H01H 36/00) eingesetzt. Eine besonders wichtige Anwendung ist die in elektrischen Maschinen (H02K 11/215, H02K 29/08) beispielsweise zur Positionsbestimmung des Läufers. Auch Anwendungen für magnetische Aufzeichnungs- und Wiedergabegeräte (G11B 5/37, G11B 5/37) sind bekannt. Besonders bevorzugt ist die Integration zusammen mit anderen mikroelektronischen Bauelementen auf einem Substrat. (H01L 27/22) Des Weiteren werden solche Bauelemente in Schwingungserzeugern oder Verstärkern (H03B 15/00) und insbesondere zur Amplitudenmodulationssteuerung (H03C 1/48, H03C 1/48) eingesetzt.Devices for measuring the flux density B of a magnetic field by means of the Hall effect on the basis of integrated semiconducting Hall structures are well known from the prior art (US Pat. 1 ) known. Such structures are preferably produced micronically integrated on a semiconductive substrate and used in many ways. In particular, such sensors are used as actual value transmitters in control systems with magnetic field variables (G05F 1/635) or pedometer (G06M 1/274) or as switches (H01H 36/00). A particularly important application is that in electrical machines (H02K 11/215, H02K 29/08), for example, for determining the position of the rotor. Applications for magnetic recording and reproducing apparatus (G11B 5/37, G11B 5/37) are also known. Particularly preferred is the integration together with other microelectronic components on a substrate. (H01L 27/22) Furthermore, such components in vibration generators or amplifiers (H03B 15/00) and in particular for amplitude modulation control (H03C 1/48, H03C 1/48) are used.

Eine solche Hall-Struktur (1) ist dabei vorzugsweise in einem einkristallinen Halbleitermaterial als möglichst dünne Schicht an der Oberfläche des einkristallinen Halbleitermaterials fotolithografisch gefertigt. Die Hall-Struktur (1) weist dabei typischerweise mindestens vier Kontakte (2, 3, 4, 5) auf. Im Folgenden werden diese mindestens vier Kontakte (2, 3, 4, 5) als erster Kontakt (2), zweiter Kontakt (3), dritter Kontakt (4) und vierter Kontakt (5) bezeichnet. Besonders bevorzugt wird die Hall-Struktur (1) rotationssymmetrisch mit einer vierzähligen Symmetrieachse senkrecht zur Oberfläche des halbleitenden Substrats, in dem die Hall-Struktur gefertigt ist, konstruiert und realisiert. Diese vier Kontakte sind in ihrer Funktionalität auch bei solchen Hall-Strukturen vorhanden, die mehr als vier Kontakte aufweisen. Eine Messvorrichtung, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist, weist darüber hinaus eine Messstromquelle (10) auf, die einen Messstrom (I1) in die Hall-Struktur (1) über eine Messstromzuleitung (11) einspeist und über eine Messstromableitung (12) dieser Hall-Struktur (1) wieder entnimmt. Um die Hall-Spannung, die Basis der Messwertermittlung für die Flussdichte B ist, zu ermitteln, wird die Hall-Struktur (1) über eine erste Hall-Potenzialleitung (13) und eine zweite Hall-Potenzialleitung (14) angeschlossen. Aus dem Stand der Technik ist hinlänglich bekannt, dass Inhomogenitäten, Fertigungsfehler und insbesondere beispielsweise mechanischer Stress, der auf den Kristall der monolithisch integrierten Schaltung einwirkt, zu Spannungs-Offsets der Hall-Spannung führen können. Daher werden die vier grundlegenden Kontaktfunktionen, Stromeinspeisung, Stromentnahme, Erfassung des ersten Hall-Potenzials, Erfassung des zweiten Hall-Potenzials und typischerweise auch das Vorzeichen des Messstroms (I1) im Stand der Technik zyklisch oder nach einem Zufallsmuster getauscht und die variierenden Messwerte zu einem gemeinsamen, fehlerkorrigierten Messwert verrechnet. Hierzu verfügt eine Messvorrichtung aus dem Stand der Technik über einen ersten Umschalter (6), einen zweiten Umschalter (7), einen dritten Umschalter (8) und einen vierten Umschalter (9). Die Umschalter (6, 7, 8, 9) können beispielsweise als Analog-Multiplexer auf Basis von MOS- oder anderen Transistoren, aber auch mechanisch, beispielsweise als mikromechanischer Umschalter realisiert werden. Der eigentliche Hall-Messwert wird dann durch einen Hallspannungsauswerteschaltkreis (15) aus dem erfassten ersten und zweiten Hall-Potenzial ermittelt. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen Analogschaltkreis mit einem analogen Messsignalausgang (16) handeln oder aber auch um einen Mikrokontroller mit einem ADC und vorgeschaltetem Verstärker, der ein digitales Messsignalausgang (16) als Datum auf einen Datenbus als Messsignalausgang (16) liefert.Such a Hall structure ( 1 ) is preferably produced photolithographically in a monocrystalline semiconductor material as a thin layer as possible on the surface of the monocrystalline semiconductor material. The Hall structure ( 1 ) typically has at least four contacts ( 2 . 3 . 4 . 5 ) on. Below are these at least four contacts ( 2 . 3 . 4 . 5 ) as first contact ( 2 ), second contact ( 3 ), third contact ( 4 ) and fourth contact ( 5 ) designated. Particularly preferred is the Hall structure ( 1 ) is rotationally symmetric with a fourfold symmetry axis perpendicular to the surface of the semiconductive substrate in which the Hall structure is made constructed and realized. These four contacts are also present in their functionality in such Hall structures having more than four contacts. A measuring device, as known from the prior art, moreover has a measuring current source ( 10 ), which injects a measuring current (I 1 ) into the Hall structure ( 1 ) via a measuring current supply line ( 11 ) and via a measuring current derivative ( 12 ) of this Hall structure ( 1 ) takes again. In order to determine the Hall voltage, which is the basis of the measured value determination for the flux density B, the Hall structure ( 1 ) via a first Hall potential line ( 13 ) and a second Hall potential line ( 14 ) connected. It is well known in the art that inhomogeneities, manufacturing defects, and particularly, for example, mechanical stress applied to the crystal of the monolithic integrated circuit, can lead to voltage offsets of the Hall voltage. Therefore, the four basic contact functions, current injection, current drain, detection of the first Hall potential, detection of the second Hall potential and typically also the sign of the measuring current (I 1 ) in the prior art, cyclically or randomly swapped and the varying measured values a common error-corrected measured value. For this purpose, a measuring device of the prior art has a first switch ( 6 ), a second switch ( 7 ), a third switch ( 8th ) and a fourth switch ( 9 ). The switches ( 6 . 7 . 8th . 9 ) can be realized for example as an analog multiplexer based on MOS or other transistors, but also mechanically, for example as a micromechanical switch. The actual Hall measurement is then evaluated by a Hall voltage evaluation circuit ( 15 ) determined from the detected first and second Hall potential. This may be, for example, an analog circuit with an analog measurement signal output ( 16 ) or even a microcontroller with an ADC and an upstream amplifier, a digital measurement signal output ( 16 ) as date on a data bus as a measurement signal output ( 16 ).

Im Einfachsten Fall wird die Zuordnung der vier grundlegenden möglichen Kontaktfunktionen zu den den mindestens vier Kontakten zwischen lediglich zwei Konfigurationen hin und her geschaltet. Die Vorrichtung befindet sich dann entweder in einem ersten Zustand oder alternativ zu diesem ersten Zustand in zumindest einem zweiten, weiteren Zustand. Der der erste Zustand ist vom zweiten Zustand verschieden. Der Unterschied ist typischer Weise durch eine sich unterscheidende Zuordnung der vier grundlegenden möglichen Kontaktfunktionen zu den mindestens vier Kontakten gekennzeichnet.In the simplest case, the assignment of the four basic possible contact functions to the at least four contacts between only two configurations is switched back and forth. The device is then either in a first state or alternatively in this first state in at least a second, further state. The first state is different from the second state. The difference is typically characterized by a differing assignment of the four basic possible contact functions to the at least four contacts.

Der erste Umschalter (6) verbindet den ersten Kontakt (2) der Hall-Struktur (1) mit der Messstromzuleitung (11) im ersten Zustand elektrisch und trennt den ersten Kontakt (2) der Hall-Struktur (1) von der zweiten Hall-Potenzialleitung (14) im ersten Zustand elektrisch.The first switch ( 6 ) connects the first contact ( 2 ) of the Hall structure ( 1 ) with the measuring current supply line ( 11 ) in the first state electrically and separates the first contact ( 2 ) of the Hall structure ( 1 ) from the second Hall potential line ( 14 ) in the first state electrically.

Umgekehrt verbindet erste Umschalter (6) den ersten Kontakt (2) der Hall-Struktur (1) mit der zweiten Hall-Potenzialleitung (14) im zweiten Zustand elektrisch und trennt ihn von der Messstromzuleitung (11) im zweiten Zustand elektrisch.Conversely, the first switch ( 6 ) the first contact ( 2 ) of the Hall structure ( 1 ) with the second Hall potential line ( 14 ) in the second state electrically and separates it from the measuring current supply line ( 11 ) in the second state electrically.

Der zweite Umschalter (7) verbindet den zweiten Kontakt (3) der Hall-Struktur (1) mit der ersten Hall-Potenzialleitung (13) im ersten Zustand elektrisch und trennt den zweiten Kontakt (3) der Hall-Struktur (1) von der der Messstromableitung (12) im ersten Zustand. Im zweiten Zustand verbindet der zweite Umschalter (7) den zweiten Kontakt (3) der Hall-Struktur (1) mit der Messstromableitung (12) elektrisch und trennt den zweiten Kontakt (3) der Hall-Struktur (1) von der ersten Hall-Potenzialleitung (13) elektrisch. The second switch ( 7 ) connects the second contact ( 3 ) of the Hall structure ( 1 ) with the first Hall potential line ( 13 ) in the first state electrically and separates the second contact ( 3 ) of the Hall structure ( 1 ) of the measuring current derivative ( 12 ) in the first state. In the second state, the second switch connects ( 7 ) the second contact ( 3 ) of the Hall structure ( 1 ) with the measuring current derivative ( 12 ) electrically and disconnects the second contact ( 3 ) of the Hall structure ( 1 ) from the first Hall potential line ( 13 ) electrically.

Der dritte Umschalter (8) verbindet den dritten Kontakt (4) der Hall-Struktur (1) mit der Messstromableitung (12) im ersten Zustand elektrisch und trennt den dritten Kontakt (4) der Hall-Struktur (1) von der ersten Hall-Potenzialleitung (13) im ersten Zustand elektrisch. Im zweiten Zustand verbindet der dritte Umschalter (8) den dritten Kontakt (4) der Hall-Struktur (1) mit der ersten Hall-Potenzialleitung (13) elektrisch und trennt den dritten Kontakt (4) der Hall-Struktur (1) von der der Messstromableitung (12) im zweiten Zustand elektrisch.The third switch ( 8th ) connects the third contact ( 4 ) of the Hall structure ( 1 ) with the measuring current derivative ( 12 ) in the first state electrically and separates the third contact ( 4 ) of the Hall structure ( 1 ) from the first Hall potential line ( 13 ) in the first state electrically. In the second state, the third switch ( 8th ) the third contact ( 4 ) of the Hall structure ( 1 ) with the first Hall potential line ( 13 ) electrically and disconnects the third contact ( 4 ) of the Hall structure ( 1 ) of the measuring current derivative ( 12 ) in the second state electrically.

Der vierte Umschalter (9) verbindet den vierten Kontakt (5) der Hall-Struktur (1) mit der ersten Hall-Potenzialleitung (13) im ersten Zustand elektrisch und trennt den vierten Kontakt (5) der Hall-Struktur (1) von der der Messstromzuleitung (11) im ersten Zustand elektrisch. Im zweiten Zustand verbindet der vierte Umschalter (9) den vierten Kontakt (5) der Hall-Struktur (1) mit der Messstromzuleitung (11) elektrisch und trennt den vierten Kontakt (5) der Hall-Struktur (1) von der Hall-Potenzialleitung (13) im zweiten Zustand elektrisch.The fourth switch ( 9 ) connects the fourth contact ( 5 ) of the Hall structure ( 1 ) with the first Hall potential line ( 13 ) in the first state electrically and separates the fourth contact ( 5 ) of the Hall structure ( 1 ) of the measuring current supply ( 11 ) in the first state electrically. In the second state, the fourth switch connects ( 9 ) the fourth contact ( 5 ) of the Hall structure ( 1 ) with the measuring current supply line ( 11 ) electrically and disconnects the fourth contact ( 5 ) of the Hall structure ( 1 ) from the Hall potential line ( 13 ) in the second state electrically.

Der Hallspannungsauswerteschaltkreis (15) erzeugt das Messausgangssignal (16), das einen Wert besitzt. Dieser Wert des Messausgangssignals (16) hängt dabei typischerweise von der Spannungsdifferenz zwischen dem elektrischen Potenzial der ersten Hall-Potenzialleitung (13) und dem elektrischen Potenzial der zweiten Hall-Potenzialleitung (14) ab. Dieser Wert des Messausgangssignals (16) stellt zumindest zeitweise die ermittelte Flussdichte B zumindest eines Anteils des Magnetfeldes dar, das die Hall-Struktur (1) durchströmt.The Hall voltage evaluation circuit ( 15 ) generates the measurement output signal ( 16 ), which has a value. This value of the measurement output signal ( 16 ) typically depends on the voltage difference between the electrical potential of the first Hall potential lead ( 13 ) and the electrical potential of the second Hall potential line ( 14 ). This value of the measurement output signal ( 16 ) represents at least temporarily the determined flux density B of at least a portion of the magnetic field that the Hall structure ( 1 ) flows through.

Hierbei tritt nun das Problem auf, dass für eine optimale Erfassung der Hall-Spannung die Kontakte, die für die Hall-Spannungserfassung genutzt werden, möglichst klein und punktförmig sein sollten. Anderenfalls schließen die Kontakte die Hall-Spannung teilweise kurz, sodass das verbleibende Hall-Messsignal eine verkleinerte Hall-Messspannung zeigt. Daher verringert sich der Wirkungsgrad der Hallspannungserfassung bezogen auf ein Paar idealer punktförmiger Kontakte bei steigender Kontaktgröße.Here, the problem arises that for optimum detection of the Hall voltage, the contacts that are used for the Hall voltage detection should be as small and punctiform as possible. Otherwise, the contacts partially short the Hall voltage, so that the remaining Hall measurement signal shows a reduced Hall measurement voltage. Therefore, the Hall voltage detection efficiency decreases with respect to a pair of ideal point contacts as the contact size increases.

Umgekehrt sollte die Stromeinspeisung des Messstroms (I1) in die zu vermessende Hall-Struktur (1) durch die verwendete Messstromquelle (10) maximal sein. Typischerweise werden die Vorrichtungen jedoch mit Spannungsquellen als Energiequellen betrieben. Daher wird der Messstrom (I1) typischerweise durch die Betriebsspannung begrenzt. Dies führt zu der Problematik, dass Spannungsabfälle über die Kontaktwiderstände des Einleitungskontakts und des Ableitungskontakts bei gegeben Widerstand der Hall-Struktur zu einem verringerten Messstrom (I1) und damit zu einer Verkleinerung der Hall-Spannung führen. Um die Kontaktwiderstände zu verringern, ist es daher sinnvoll, den Einleitungskontakts und den Ableitungskontakt zu vergrößern und so den Kontaktwiderstand zu verringern.Conversely, the current feed of the measuring current (I 1 ) into the Hall structure to be measured ( 1 ) by the measuring current source used ( 10 ) be maximum. Typically, however, the devices are powered by voltage sources as energy sources. Therefore, the measuring current (I 1 ) is typically limited by the operating voltage. This leads to the problem that voltage drops over the contact resistances of the Einleitungskontakts and the Ableitungskontakts given resistance of the Hall structure to a reduced measuring current (I 1 ) and thus lead to a reduction of the Hall voltage. Therefore, in order to reduce the contact resistance, it makes sense to increase the input contact and the drain contact, thereby reducing the contact resistance.

Durch die notwendige zyklische Verwürfelung der vier grundlegenden Kontaktfunktionen unter den vier Kontakten über die Zeit kommt es nun zu dem Problem, das ein und derselbe Kontakt in einer ersten Messphase in einem ersten Zustand der Verwürfelung der Kontakte als Einleitungskontakt oder als Ableitungskontakt für den Messstrom (I1) betrieben wird und beispielsweise in einer zweiten Messphase zu einem anderen Zeitpunkt in einem ersten Zustand der Verwürfelung der Kontakte als Kontakt zur Erfassung der Hall-Spannung verwendet wird. In der ersten Messphase wäre also eine Maximierung der Kontaktfläche wünschenswert während in der zweiten Messphase eine Minimierung dieser Kontaktfläche wünschenswert ist. Im Stand der Technik wird heute ein Kompromiss zwischen diesen Extremen genutzt.The necessary cyclic scrambling of the four basic contact functions among the four contacts over time now leads to the problem that one and the same contact in a first measurement phase in a first state of the scrambling of the contacts as Einleitungskontakt or Ableitungskontakt for the measuring current (I 1 ) is operated and, for example, in a second measurement phase at a different time in a first state of scrambling the contacts used as a contact for detecting the Hall voltage. In the first measuring phase, therefore, a maximization of the contact surface would be desirable while in the second measurement phase, a minimization of this contact surface is desirable. In the prior art, a compromise between these extremes is used today.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu schaffen die den obigen Nachteil des Stands der Technik nicht aufweist und ggf. weitere Vorteile aufweist. Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.The invention is therefore based on the object to provide a solution which does not have the above disadvantage of the prior art and possibly has further advantages. This object is achieved by a device according to claim 1.

Lösung der erfindungsgemäßen AufgabeSolution of the problem of the invention

Bei einer Hall-Struktur der eingangs beschriebenen Art wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass sie neben den mindestens vier Kontakten (2, 3, 4, 5) weitere zu- und wegschaltbare Kontakte aufweist. Im einfachsten Fall ist dies ein zuschaltbarer Kontakt pro Kontakt aus dem Stand der Technik. Jeder Kontakt (2, 3, 4, 5) aus dem Stand der Technik bildet mit mindestens einem zu- oder wegschaltbaren zusätzlichen Kontakt eine Kontaktgruppe, die die aktuelle Kontaktfunktion des Kontakts aus dem Stand der Technik nun in ihrer Gesamtheit jeweils übernimmt. Durch die Zu- und Wegschaltbarkeit weiterer Kontakte kann die effektive Kontaktfläche je nach Kontaktfunktion (Stromeinleitung bzw. Stromableitung auf der einen Seite und Erfassung des ersten und zweiten Hall-Potenzials auf der anderen Seite) vergrößert und verkleinert werden. Hierfür erzeugt eine Steuervorrichtung für jeden Schalter oder Umschalter, mit dem das Zu- bzw. Wegschalten der zusätzliche Kontakte ausgeführt wird, geeignete Steuersignale in Abhängigkeit von der Zeit und/oder Steuersignalen für diese Steuervorrichtung und/oder Registerinhalten, sofern die Steuervorrichtung über einen Datenbusanschluss verfügt.In a Hall structure of the type described above, the object is achieved in that it in addition to the at least four contacts ( 2 . 3 . 4 . 5 ) has further switched on and wegschaltbare contacts. In the simplest case, this is a switchable contact per contact from the prior art. Every contact ( 2 . 3 . 4 . 5 ) of the prior art forms with at least one additional or contactable additional contact a contact group, which now takes over the current contact function of the contact from the prior art in their entirety. Due to the ability to connect and disconnect further contacts, the effective contact area can vary depending on the contact function (current introduction or current drain on one side and detection of the contact surface) first and second Hall potentials on the other side) are increased and decreased. For this purpose, a control device for each switch or switch, with which the switching on and off of the additional contacts is executed, generates suitable control signals as a function of the time and / or control signals for this control device and / or register contents, if the control device has a data bus connection ,

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist also über den Stand der Technik hinaus mindestens einen fünften Kontakt (17), einen sechsten Kontakt (18), einen siebten Kontakt (19) und einen achten Kontakt (20) der Hall-Struktur (1) auf. Zum Zu- und Wegschalten dieser Kontakte (17, 18, 19, 20) weist sie einen ersten Schalter (21), einen zweiten Schalter (22), einem dritten Schalter (23) und einen vierten Schalter (24) auf, die von der Steuervorrichtung gesteuert werden. Die Vorrichtung muss erfindungsgemäß mindestens zwei Zustände aufweisen, die sich durch die Zuordnung der Kontaktfunktionen zu den Kontakten (2, 3, 4, 5, 17, 18, 19, 20) unterscheiden. Weitere Zustände können sich durch andere Zuordnungen und/oder auch die Messstromrichtung des Messstroms (I1) der Messstromquelle (10) unterscheiden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung befindet sich daher, wie die Vorrichtungen aus dem Stand der Technik in einem ersten Zustand oder alternativ zu diesem ersten Zustand zumindest zweitweise in zumindest einem zweiten, weiteren Zustand, wobei der der erste Zustand von zweiten Zustand verschieden ist;
Das Zu- und Wegschalten der zusätzlichen mindestens vier Kontakte (17, 18, 19, 20) zu den ursprünglich vorhandenen Kontakten (2, 3, 4, 5) geschieht über mindestens vier Schalter (21, 22, 23, 24). Diese können beispielsweise als Transistoren oder aber auch als mechanische und/oder mikromechanische Schalter ausgeführt sein.
The device according to the invention therefore has at least one fifth contact beyond the prior art ( 17 ), a sixth contact ( 18 ), a seventh contact ( 19 ) and an eighth contact ( 20 ) of the Hall structure ( 1 ) on. To add and remove these contacts ( 17 . 18 . 19 . 20 ) it has a first switch ( 21 ), a second switch ( 22 ), a third switch ( 23 ) and a fourth switch ( 24 ) controlled by the control device. According to the invention, the device must have at least two states, which are distinguished by the assignment of the contact functions to the contacts ( 2 . 3 . 4 . 5 . 17 . 18 . 19 . 20 ). Other states may be due to other assignments and / or the measuring current direction of the measuring current (I 1 ) of the measuring current source ( 10 ). The device according to the invention is therefore, as the devices of the prior art in a first state or alternatively to this first state at least partially in at least a second, further state, wherein the first state is different from the second state;
The switching on and off of the additional at least four contacts ( 17 . 18 . 19 . 20 ) to the original contacts ( 2 . 3 . 4 . 5 ) is done via at least four switches ( 21 . 22 . 23 . 24 ). These can be designed, for example, as transistors or else as mechanical and / or micromechanical switches.

Der zusätzliche erste Schalter (21) verbindet den fünften Kontakt (17) mit der Messstromzuleitung (11) im ersten Zustand und trennt den fünften Kontakt (17) von der Messstromzuleitung (11) im zweiten Zustand. Der zweite Schalter (22) verbindet den sechsten Kontakt (18) mit der Messstromableitung (12) im zweiten Zustand und trennt den sechsten Kontakt (18) von der Messstromableitung (12) im ersten Zustand. Der dritte Schalter (23) verbindet den siebten Kontakt (19) mit der Messstromableitung (12) im ersten Zustand und trennt den siebten Kontakt (19) von der Messstromableitung (12) im zweiten Zustand. Der vierte Schalter (24) verbindet den achten Kontakt (20) mit der Messstromzuleitung (11) im zweiten Zustand und trennt den achten Kontakt (20) von der Messstromzuleitung (11) im zweiten Zustand.The additional first switch ( 21 ) connects the fifth contact ( 17 ) with the measuring current supply line ( 11 ) in the first state and disconnects the fifth contact ( 17 ) from the measuring current supply line ( 11 ) in the second state. The second switch ( 22 ) connects the sixth contact ( 18 ) with the measuring current derivative ( 12 ) in the second state and separates the sixth contact ( 18 ) from the measuring current derivative ( 12 ) in the first state. The third switch ( 23 ) connects the seventh contact ( 19 ) with the measuring current derivative ( 12 ) in the first state and separates the seventh contact ( 19 ) from the measuring current derivative ( 12 ) in the second state. The fourth switch ( 24 ) connects the eighth contact ( 20 ) with the measuring current supply line ( 11 ) in the second state and disconnects the eighth contact ( 20 ) from the measuring current supply line ( 11 ) in the second state.

Wie zuvor erzeugt der Hallspannungsauswerteschaltkreis (15) das Messausgangssignal (16), das einen Wert besitzt. Dieser Wert des Messausgangssignals (16) hängt von der Spannungsdifferenz zwischen dem elektrischen Potenzial der ersten Hall-Potenzialleitung (13) und dem elektrischen Potenzial der zweiten Hall-Potenzialleitung (14) ab. Dieser Wert des Messausgangssignals (16) stellt auch hier zumindest zeitweise die ermittelte Flussdichte B zumindest eines Anteils des Magnetfeldes dar, das die Hall-Struktur (1) durchströmt.As before, the Hall voltage evaluation circuit ( 15 ) the measuring output signal ( 16 ), which has a value. This value of the measurement output signal ( 16 ) depends on the voltage difference between the electrical potential of the first Hall potential line ( 13 ) and the electrical potential of the second Hall potential line ( 14 ). This value of the measurement output signal ( 16 ) here also at least temporarily represents the determined flux density B of at least a portion of the magnetic field which is the Hall structure ( 1 ) flows through.

Vorteil der ErfindungAdvantage of the invention

Eine Solche Hall-Struktur (1) ermöglicht zumindest in einigen Realisierungen eine Maximierung der Empfindlichkeit im µV/Tesla-Bereich. Die Vorteile sind hierauf aber nicht beschränkt.Such a Hall structure ( 1 ) allows, at least in some implementations, to maximize sensitivity in the μV / Tesla range. The advantages are not limited to this.

Beschreibung der Weiterbildungen/Ausbildungen der ErfindungDescription of the developments / embodiments of the invention

In einer ersten besonderen Ausführungsform der Erfindung weist diese weitere zusätzliche Kontakte aus, die zu- oder weggeschaltet werden können. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist dann beispielsweise einen neunten Kontakt (26), einen zehnten Kontakt (27), einen elften Kontakt (28) und einen zwölften Kontakt (29) der Hall-Struktur (1) zusätzlich auf. Zusätzlich weist die Vorrichtung einen fünften Schalter (30), einen sechsten Schalter (31), einen siebten Schalter (32) und einen achten Schalter (33) auf, die von einer Steuervorrichtung gesteuert werden. Für diese gilt das für die anderen Schalter bereits gesagte. Der fünfte Schalter (30) verbindet den neunten Kontakt (26) mit der Messstromzuleitung (11) im ersten Zustand und trennt den neunten Kontakt (26) von der Messstromzuleitung (11) im zweiten Zustand. Der sechste Schalter (31) verbindet den zehnten Kontakt (27) mit der Messstromableitung (12) im zweiten Zustand und trennt den zehnten Kontakt (27) von der Messstromableitung (12) im ersten Zustand. Der siebte Schalter (32) verbindet den elften Kontakt (28) mit der Messstromableitung (12) im ersten Zustand und trennt den elften Kontakt (28) von der Messstromableitung (12) im zweiten Zustand. Der achte Schalter (33) verbindet den zwölften Kontakt (29) mit der Messstromzuleitung (11) im zweiten Zustand und trennt den zwölften Kontakt (29) von der Messstromzuleitung (11) im zweiten Zustand. Durch diese weiteren Kontakte wird der Kontaktwiderstand für die Kontaktgruppen, über die der Messstrom (I1) eingeleitet bzw. abgeleitet wird, bei Bedarf weiter verringert. Vorzugsweise werden die Kontakte einer Kontaktgruppe in unmittelbarer Nähe zueinander angeordnet. Vorzugsweise haben alle Kontakte eine minimale Größe und werden möglichst dicht bei einander in maximaler Entfernung von einem typischerweise zentrierten Symmetriepunkt der Hall-Struktur (1) oder dem Flächenschwerpunkt der Hall-Struktur (1) angeordnet. Typischerweise befinden sich alle Kontakte auf einem Kreis um diesen Symmetrie oder Flächenschwerpunkt herum.In a first particular embodiment of the invention, this has additional additional contacts, which can be switched on or off. The device according to the invention then has, for example, a ninth contact ( 26 ), a tenth contact ( 27 ), an eleventh contact ( 28 ) and a twelfth contact ( 29 ) of the Hall structure ( 1 ) in addition. In addition, the device has a fifth switch ( 30 ), a sixth switch ( 31 ), a seventh switch ( 32 ) and an eighth switch ( 33 ), which are controlled by a control device. For those already said for the other switches. The fifth switch ( 30 ) connects the ninth contact ( 26 ) with the measuring current supply line ( 11 ) in the first state and separates the ninth contact ( 26 ) from the measuring current supply line ( 11 ) in the second state. The sixth switch ( 31 ) connects the tenth contact ( 27 ) with the measuring current derivative ( 12 ) in the second state and separates the tenth contact ( 27 ) from the measuring current derivative ( 12 ) in the first state. The seventh switch ( 32 ) connects the eleventh contact ( 28 ) with the measuring current derivative ( 12 ) in the first state and separates the eleventh contact ( 28 ) from the measuring current derivative ( 12 ) in the second state. The eighth switch ( 33 ) connects the twelfth contact ( 29 ) with the measuring current supply line ( 11 ) in the second state and separates the twelfth contact ( 29 ) from the measuring current supply line ( 11 ) in the second state. As a result of these further contacts, the contact resistance for the contact groups, via which the measuring current (I 1 ) is introduced or removed, is further reduced if necessary. Preferably, the contacts of a contact group are arranged in close proximity to one another. Preferably, all contacts have a minimum size and are as close as possible to each other at maximum distance from a typically centered symmetry point of the Hall structure ( 1 ) or the centroid of the Hall structure ( 1 ) arranged. typically, All contacts are located on a circle around this symmetry or centroid.

Die Erfindung kann auch auf Basis von Kontaktgruppen beschrieben werden. Eine Kontaktgruppe weist dabei Kontakte auf, die in einem Zustand in dem die Kontaktgruppe zur Einleitung oder Ableitung des Messstroms (I1) benutzt wird, typischerweise alle Kontakte dieser Kontaktgruppe für diese Ein- bzw. Ableitung des Messstroms (I1) benutzt werden.The invention can also be described on the basis of contact groups. In this case, a contact group has contacts that are used in a state in which the contact group is used to initiate or dissipate the measuring current (I 1 ), typically all contacts of this contact group are used for this input or output of the measuring current (I 1 ).

Eine solche erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst mindestens vier Kontaktgruppen (34, 35, 36, 37) für jeweils eine der vier Mindestkontaktfunktionen, die nun eine Kontaktgruppenfunktion ist. Jede der Kontaktgruppen umfasst jeweils mindestens n Kontakte (2, 17, 26; 3, 18, 27; 4, 19, 28; 5, 20, 29), die die Hall-Struktur (1) elektrisch kontaktieren. Hierbei ist n eine positive, ganze Zahl, die vorzugsweise für alle Kontaktgruppen gleich ist. Um den gewünschten Effekt zu erzielen, ist es erforderlich, dass die Anzahl n der Kontakte pro Kontaktgruppe jeder dieser Kontaktgruppen in jeder Kontaktgruppe größer als die Anzahl eins pro Kontaktgruppe ist. Die Vorrichtung befindet sich, wie zuvor, zumindest zeitweise während des Betriebes der Vorrichtung in einem ersten Zustand (Z1) oder alternativ zu diesem ersten Zustand (Z1) zu anderen Zeiten des Betriebs der Vorrichtung zumindest zeitweise in zumindest einem weiteren, zweiten Zustand (Z2). Zumindest zwei Zustände dieser Zustände unterscheiden sich dabei durch eine unterschiedliche Konfiguration der Kontaktgruppenfunktionen in Bezug zur Zuordnung der vier Mindestkontaktgruppenfunktionen zu den Kontaktgruppen. Die Zustände (Z1, Z2) sind also voneinander verschieden. Der Zustand der mindestens zwei Zustände, der zu einem Betriebszeitpunkt vorliegt, wird im Folgenden der aktuelle Zustand (Za) zur besseren Klarheit bezeichnet. Der Wechsel des aktuellen Zustands (Za) beispielsweise von einem ersten Zustand (Z1) zu einem zweiten Zustand (Z2) und umgekehrt oder beispielsweise von einem anderen, hier nicht beschriebenen Zustand in den ersten Zustand (Z1) oder den zweiten Zustand (Z2) und umgekehrt oder beispielsweise von einem anderen, hier nicht beschriebenen Zustand in einen weiteren, ebenfalls nicht beschriebenen Zustand und umgekehrt ist stets mit einem Wechsel der Konfiguration im Sinne dieser Offenbarung verbunden. Hierbei können die Kontaktgruppen mindestens folgende Kontaktgruppenfunktionen (Mindestkontaktgruppenfunktionen) einnehmen:

  • 1. Kontaktgruppe zur Einleitung des Messstromes (I1) (erste Mindestkontaktgruppenfunktion)
  • 2. Kontaktgruppe zur Ableitung des Messstromes (I1) (zweite Mindestkontaktgruppenfunktion)
  • 3. Kontaktgruppe zur Erfassung eines ersten Hall-Potenzials (dritte Mindestkontaktgruppenfunktion)
  • 4. Kontaktgruppe zur Erfassung eines zweiten Hall-Potenzials (vierte Mindestkontaktgruppenfunktion)
Such a device according to the invention comprises at least four contact groups ( 34 . 35 . 36 . 37 ) for each one of the four minimum contact functions, which is now a contact group function. Each of the contact groups comprises at least n contacts ( 2 . 17 . 26 ; 3 . 18 . 27 ; 4 . 19 . 28 ; 5 . 20 . 29 ), which the Hall structure ( 1 ) contact electrically. Here, n is a positive, integer, which is preferably the same for all contact groups. In order to obtain the desired effect, it is necessary that the number n of contacts per contact group of each of these contact groups in each contact group is larger than the number one per contact group. The device is, as before, at least temporarily during operation of the device in a first state (Z 1 ) or alternatively to this first state (Z 1 ) at other times of operation of the device at least temporarily in at least one further, second state ( Z 2 ). At least two states of these states differ by a different configuration of the contact group functions in relation to the assignment of the four minimum contact group functions to the contact groups. The states (Z 1 , Z 2 ) are therefore different from each other. The state of the at least two states present at an operating time is referred to below as the current state (Z a ) for better clarity. The change of the current state (Z a ), for example, from a first state (Z 1 ) to a second state (Z 2 ) and vice versa or for example from another, not described here state in the first state (Z 1 ) or the second state (Z 2 ) and vice versa, or for example from another, not described here state to another, also not described state and vice versa is always associated with a change of configuration in the sense of this disclosure. Here, the contact groups can occupy at least the following contact group functions (minimum contact group functions):
  • 1. Contact group for the introduction of the measuring current (I 1 ) (first minimum contact group function)
  • 2. Contact group for deriving the measuring current (I 1 ) (second minimum contact group function)
  • 3. Contact group for detecting a first Hall potential (third minimum contact group function)
  • 4. Contact group for detecting a second Hall potential (fourth minimum contact group function)

In weiteren Ausprägungen der Erfindung können die Kontaktgruppen beispielsweise folgende Kontaktgruppenfunktionen übernehmen, wobei die vier Mindestkontaktgruppenfunktionen erfüllt und die Kischhoffschen Gesetze sein müssen:

  • • Kontaktgruppe zur Einleitung eines positiven Messstromes (I1)
  • • Kontaktgruppe zur Einleitung eines negativen Messstromes (I1)
  • • Kontaktgruppe zur Ableitung eines positiven Messstromes (I1)
  • • Kontaktgruppe zur Ableitung eines negativen Messstromes (I1)
  • • Kontaktgruppe zur Erfassung eines ersten Hall-Potenzials
  • • Kontaktgruppe zur Erfassung eines zweiten Hall-Potenzials
  • • Kontaktgruppe zur Einleitung eines weiteren positiven Messstromes (I2)
  • • Kontaktgruppe zur Einleitung eines weiteren negativen Messstromes (I2)
  • • Kontaktgruppe zur Ableitung eines zusätzlichen positiven Messstromes (I3)
  • • Kontaktgruppe zur Ableitung eines zusätzlichen negativen Messstromes (I3)
  • • usw.
  • • Isolierte Kontaktgruppe ohne Funktion
  • • Kontaktgruppe zur Erfassung eines dritten Hall-Potenzials
  • • Kontaktgruppe zur Erfassung eines vierten Hall-Potenzials
  • • usw.
In further embodiments of the invention, the contact groups can assume, for example, the following contact group functions, wherein the four minimum contact group functions are fulfilled and must be Kischhoff's laws:
  • • Contact group for initiating a positive measuring current (I 1 )
  • • Contact group for initiating a negative measuring current (I 1 )
  • • Contact group for deriving a positive measuring current (I 1 )
  • • Contact group for deriving a negative measuring current (I 1 )
  • • Contact group for detecting a first Hall potential
  • • Contact group for detecting a second Hall potential
  • • contact group for initiating another positive measuring current (I 2 )
  • Contact group for initiating another negative measuring current (I 2 )
  • • Contact group for deriving an additional positive measuring current (I 3 )
  • • Contact group for deriving an additional negative measuring current (I 3 )
  • • etc.
  • • Isolated contact group without function
  • • Contact group for detecting a third Hall potential
  • • Contact group for detecting a fourth Hall potential
  • • etc.

Die Anzahl der möglichen Konfigurationen wird somit durch die Anzahl der Kontaktgruppen und die Anzahl der sinnvollen Kontaktgruppenfunktionen bestimmt. Typischerweise werden aus diesen möglichen Konfigurationen von Kontaktgruppenfunktionen mehrere ausgewählt und zyklisch angelegt. Für jede Konfiguration werden die mindestens zwei Hall-Potenziale an den entsprechenden Kontaktgruppen, die eine entsprechende dritte oder vierte Kontaktgruppenfunktion zur Erfassung eines Hall-Potenzials in der entsprechenden Konfiguration haben, erfasst. Nach dem Anlegen aller ausgewählten Konfigurationen, bei denen Konfigurationen auch mehrfach angelegt werden können, wird ein gemeinsamer Messwert berechnet. Die Berechnung dieses Messwertes variiert je nach der gewählten Sequenz von Konfigurationen.The number of possible configurations is thus determined by the number of contact groups and the number of useful contact group functions. Typically, several of these possible configurations of contact group functions are selected and cycled. For each configuration, the at least two Hall potentials are detected at the corresponding contact groups having a corresponding third or fourth contact group function for detecting a Hall potential in the corresponding configuration. After creating all selected configurations in which configurations can also be created multiple times, a common measured value is calculated. The calculation of this measurement varies depending on the selected sequence of configurations.

In einer Konfiguration wird also jeder der mindestens vier Kontaktgruppen (34, 35, 36, 37) genau eine von mindestens vier möglichen Kontaktgruppenfunktionen im aktuellen Zustand (Za) zugeordnet. Umgekehrt muss jeder der vier Mindestkontaktgruppenfunktionen mindestens eine der mindestens vier Kontaktgruppen (34, 35, 36, 37) im aktuellen Zustand (Za) zugeordnet sein, damit eine sinnvolle Berechnung des Messwertes möglich ist.In one configuration, each of the at least four contact groups ( 34 . 35 . 36 . 37 ) associated with exactly one of at least four possible contact group functions in the current state (Z a ). Conversely, each of the four minimum contact group functions must have at least one of the at least four contact groups ( 34 . 35 . 36 . 37 ) in the current state (Z a ), so that a meaningful calculation of the measured value is possible.

Die im Folgenden erste Kontaktgruppenfunktion genannte Kontaktgruppenfunktion ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Kontaktgruppe, der diese erste Kontaktgruppenfunktion zugeordnet ist, zur Stromeinleitung des Messstroms (I1) in die Hall-Struktur benutzt wird;
Die im Folgenden zweite Kontaktgruppenfunktion genannte Kontaktgruppenfunktion ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Kontaktgruppe, der diese zweite Kontaktgruppenfunktion zugeordnet ist, zur Stromableitung des Messstroms (I1) aus der Hall-Struktur benutzt wird;
Die im Folgenden dritte Kontaktgruppenfunktion genannte Kontaktgruppenfunktion ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Kontaktgruppe, der diese dritte Kontaktgruppenfunktion zugeordnet ist, zur Erfassung eines ersten Hall-Potenzials benutzt wird;
Die im Folgenden vierte Kontaktgruppenfunktion genannte Kontaktgruppenfunktion ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Kontaktgruppe, der diese vierte Kontaktgruppenfunktion zugeordnet ist, zur Erfassung eines zweiten Hall-Potenzials benutzt wird;
In einer Kontaktgruppe, der die erste Kontaktgruppenfunktion zugeordnet ist, werden mehr Kontakte als die Anzahl von einem Kontakt dieser Kontaktgruppe für die Stromeinleitung benutzt. Hierdurch wird der Kontaktwiderstand der Kontaktgruppe bei dieser ersten Kontaktgruppenfunktion gesenkt.
The contact group function referred to below as the first contact group function is characterized in that a contact group, which is assigned to this first contact group function, is used for current introduction of the measuring current (I 1 ) into the Hall structure;
The contact group function referred to below as the second contact group function is characterized in that a contact group, which is assigned to this second contact group function, is used to derive the current from the measuring current (I 1 ) from the Hall structure;
The contact group function referred to below as the third contact group function is characterized in that a contact group, which is assigned to this third contact group function, is used to detect a first Hall potential;
The contact group function referred to below as the fourth contact group function is characterized in that a contact group, which is assigned to this fourth contact group function, is used to detect a second Hall potential;
In a contact group associated with the first contact group function, more contacts than the number of one contact of that contact group are used for the power input. As a result, the contact resistance of the contact group is lowered in this first contact group function.

In einer Kontaktgruppe, der die zweite Kontaktgruppenfunktion zugeordnet ist, werden mehr Kontakte als die Anzahl von einem Kontakt dieser Kontaktgruppe für die Stromableitung benutzt. Hierdurch wird der Kontaktwiderstand der Kontaktgruppe bei dieser zweiten Kontaktgruppenfunktion ebenfalls gesenkt.In a contact group associated with the second contact group function, more contacts than the number of one contact of that contact group are used for the current drain. As a result, the contact resistance of the contact group is also lowered in this second contact group function.

In einer Kontaktgruppe, der die dritte Kontaktgruppenfunktion zugeordnet ist, wird vorzugsweise genau ein Kontakt dieser Kontaktgruppe zur Erfassung des ersten Hall-Potenzials benutzt. Die anderen Kontakte dieser Kontaktgruppe sind dann ausschließlich über die Hall-Struktur miteinander elektrisch verbunden. Ansonsten ohne die Verbindung über die Hall-Struktur selbst sind diese elektrisch gegeneinander isoliert. Hierdurch wird verhindert, dass die Hall-Spannung durch die zusätzliche Kontaktfläche der Kontaktgruppe für die Stromeinleitung bei Benutzung dieser Kontaktgruppe im Zusammenhang mit einer ersten oder zweiten Kontaktgruppenfunktion, lokal innerhalb der Kontaktgruppenfläche kurzgeschlossen wird. Der Pegel der Hall-Spannung wird erhöht.In a contact group associated with the third contact group function, it is preferable to use exactly one contact of that contact group to detect the first Hall potential. The other contacts of this contact group are then electrically connected to one another exclusively via the Hall structure. Otherwise, without the connection via the Hall structure itself, these are electrically isolated from each other. This prevents that the Hall voltage is short-circuited by the additional contact surface of the contact group for the current introduction when using this contact group in connection with a first or second contact group function, locally within the contact group area. The level of the Hall voltage is increased.

In einer Kontaktgruppe, der die vierte Kontaktgruppenfunktion zugeordnet ist, wird vorzugsweise genau ein Kontakt dieser Kontaktgruppe zur Erfassung des zweiten Hall-Potenzials benutzt. Die anderen Kontakte dieser Kontaktgruppe sind dann ebenfalls ausschließlich über die Hall-Struktur miteinander elektrisch verbunden. Ansonsten ohne die Verbindung über die Hall-Struktur selbst sind diese elektrisch wiederum gegeneinander isoliert. Hierdurch wird auch hier verhindert, dass die Hall-Spannung durch die zusätzliche Kontaktfläche der Kontaktgruppe für die Stromeinleitung bei Benutzung dieser Kontaktgruppe im Zusammenhang mit einer ersten oder zweiten Kontaktgruppenfunktion, lokal innerhalb der Kontaktgruppenfläche kurzgeschlossen wird. Der Pegel der Hall-Spannung wird somit ebenfalls erhöht.In a contact group, which is assigned to the fourth contact group function, preferably exactly one contact of this contact group is used to detect the second Hall potential. The other contacts of this contact group are then also electrically connected to one another exclusively via the Hall structure. Otherwise, without the connection via the Hall structure itself these are electrically isolated again against each other. As a result, it is also prevented here that the Hall voltage is short-circuited locally within the contact group area by the additional contact area of the contact group for the current introduction when using this contact group in connection with a first or second contact group function. The level of the Hall voltage is thus also increased.

Um in Abhängigkeit vom aktuellen Zustand (Za) jeder der vier Kontaktgruppen (34, 35, 36, 37) genau eine der mindestens vier Kontaktgruppenfunktionen oder weitere Kontaktgruppenfunktionen zuzuordnen, weist die erfindungsgemäße Vorrichtung geeignete Mittel auf. Dies sind im vorliegenden Fall die Umschalter und Schalter. Diese Vorrichtung weist darüber hinaus Mittel auf, um den aktuellen Zustand zu ändern. Es handelt sich dabei typischerweise um eine Steuerungsvorrichtung, die die Entscheidung über die anzulegende Konfiguration und die Steuerung der Messung übernimmt.In order, depending on the current state (Z a ), each of the four contact groups (Z a ) 34 . 35 . 36 . 37 ) assign exactly one of the at least four contact group functions or other contact group functions, the device according to the invention has suitable means. These are in the present case, the switches and switches. This device also has means to change the current state. It is typically a control device that takes over the decision about the configuration to be created and the control of the measurement.

Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Hall-Struktur einen Symmetriepunkt (S) auf. Die Hall-Struktur (1) weist dabei vorzugsweise eine m-zählige Symmetrie auf, wobei m vorzugsweise größer oder gleich vier ist. Ganz besonders bevorzugt sind Symmetrien mit einer m = k·4-zähligen Symmetrieachse wobei k den Wert größer gleich 1 haben kann.The Hall structure according to the invention preferably has a point of symmetry (S). The Hall structure (1) preferably has an m-fold symmetry, where m is preferably greater than or equal to four. Very particular preference is given to symmetries with an m = k · 4-fold symmetry axis, where k can have the value greater than or equal to 1.

Dementsprechend weist die erfindungsgemäße Hallstruktur vorzugsweise m Kontaktgruppen entsprechend der Zähligkeit m der Symmetrie-Achse auf. Diese Kontaktgruppen bilden untereinander besonders bevorzugt eine m-zählige symmetrische Kontaktgruppenstruktur, deren Symmetriepunkt besonders bevorzugt mit dem Symmetriepunkt (S) der Hall-Struktur (1) zusammenfällt.Accordingly, the Hall structure according to the invention preferably has m contact groups corresponding to the m factor of the symmetry axis. These contact groups particularly preferably form an m-fold symmetrical contact group structure with one another whose symmetry point particularly preferably coincides with the point of symmetry (S) of the Hall structure (1).

Besonders bevorzugt werden die Konfigurationen nun so gewählt, dass der geometrische Schwerpunkt der Kontaktgruppen, die die Messströme (I1, I2, I3) einleiten im Symmetriepunkt (S) der Hall-Struktur (1) liegt. Gleichzeitig werden besonders bevorzugt die Konfigurationen so gewählt, dass der geometrische Schwerpunkt der Kontaktgruppen, die zur Erfassung der Hall-Potenziale in der betreffenden Konfiguration dienen, im Symmetriepunkt (S) der Hall-Struktur (1) liegt. Sofern dies nicht geschieht, werden die mehreren Konfigurationen vorzugsweise so ausgewählt, dass der Mittelwert der entsprechenden geometrischen Schwerpunktskoordinaten der entsprechenden geometrischen Schwerpunkte der gleichen Art im Symmetriepunkt (S) der Hall-Struktur (1) liegt.Particularly preferably, the configurations are now chosen so that the geometric center of gravity of the contact groups, which introduce the measuring currents (I 1 , I 2 , I 3 ) in the symmetry point (S) of the Hall structure (1). At the same time, the configurations are particularly preferably chosen such that the geometric center of gravity of the contact groups which are used to detect the Hall potentials in the respective configuration lies in the point of symmetry (S) of the Hall structure (1). Unless this happens, the plurality of configurations are preferably selected such that the average of the corresponding geometric centroid coordinates of the corresponding geometric centroids of the same kind lies in the symmetry point (S) of the Hall structure (1).

Somit können mehrere zeitlich hintereinander erfasste Messwerte dann so kombiniert werden, dass sich wieder eine gemittelte Schwerpunktslage für eine Art von Kontaktgruppenfunktionen im Symmetriepunkt (S) ergibt.Thus, several measured values recorded in chronological succession can then be combined in such a way that again results in an average center of gravity for a kind of contact group functions in the symmetry point (S).

Im Falle der ersten und zweiten Kontaktgruppenfunktion der Stromeinleitung oder Stromableitung ist es denkbar, die Konfigurationen auch dahingehend voneinander zu unterscheiden, dass die Anzahl n der Kontakte, über die der Messstrom über die betreffende Kontaktgruppe eingeleitet oder abgeleitet wird, in einer Konfiguration eine andere Anzahl ist als in einer anderen. Es ist somit denkbar, dass die Gesamtkontaktfläche der stromeinleitenden oder ableitenden Kontaktgruppen zwei Konfigurationen voneinander unterscheidet. Besonders bevorzugt aber nicht notwendigerweise weisen alle Kontaktgruppen, die in einer Konfiguration zur Stromeinleitung oder Stromableitung benutzt werden, die gleiche Gesamtkontaktfläche, also vorzugsweise die gleiche Anzahl von Kontakten, auf, die zu diesem Zweck der Stromeinleitung oder Stromableitung in der betreffenden Konfiguration benutzt wird. Die nicht benutzten Kontakte einer solchen Kontaktgruppe sind nur über die Hall-Struktur selbst dann mit den anderen Kontakten der Hall-Struktur verbunden. Es ist also auch denkbar, dass in einer Kontaktgruppe weniger als alle Kontakte der betreffenden Kontaktgruppe für die Stromeinleitung oder Stromableitung verwendet werden. Aus den Messunterschieden zwischen einer Konfiguration, in der pro Kontaktgruppe beispielsweise alle Kontakt zur Ein- und Ableitung des Messstromes verwendet werden, und einer weiteren Konfiguration, bei der beispielsweise je Kontaktgruppe ein Kontakt weniger zur Einspeisung des Messstromes verwendet wird, kann somit auf den Kontaktwiderstand geschlossen werden. Der parasitäre Effekt des Kontaktwiderstands kann somit genutzt werden, um weitere Informationen über die Stromdichteverteilung im Bereich der Kontakte einer Kontaktgruppe zu erlangen, die ebenfalls für die Auswertung verwendet werden können.In the case of the first and second contact group function of the current introduction or current derivation, it is conceivable to distinguish the configurations from one another so that the number n of contacts via which the measuring current is introduced or derived via the relevant contact group is a different number in one configuration than in another. It is thus conceivable that the total contact area of the current-introducing or dissipating contact groups distinguishes two configurations from one another. Particularly preferably, but not necessarily, all contact groups used in a current injection or current dissipation configuration have the same total contact area, preferably the same number of contacts, used for this purpose of current injection or current dissipation in the particular configuration. The unused contacts of such a contact group are then connected to the other contacts of the Hall structure only via the Hall structure itself. It is therefore also conceivable that in a contact group less than all contacts of the contact group in question are used for the current introduction or current discharge. From the measurement differences between a configuration in which, for example, all contacts are used for contact group for the input and output of the measuring current, and a further configuration in which, for example, each contact group one contact less for feeding the measuring current is used, can be concluded on the contact resistance become. The parasitic effect of the contact resistance can thus be used to obtain further information about the current density distribution in the region of the contacts of a contact group, which can also be used for the evaluation.

Auch im Falle der Kontaktgruppenfunktion der Erfassung des Hall-Potenzials an einer Kontaktgruppe ist es denkbar, die Konfigurationen auch dahingehend voneinander zu unterscheiden, dass die Anzahl der Kontakte, über die das Hall-Potenzial an der betreffenden Kontaktgruppe erfasst wird, in einer Konfiguration eine andere Anzahl ist als in einer anderen. Es ist somit denkbar, dass die Gesamtkontaktfläche der zur Erfassung des Hall-Potenzials an der Position der Kontaktgruppe verwendeten Kontakte der betreffenden Kontaktgruppe zwei Konfigurationen voneinander unterscheidet. Besonders bevorzugt aber nicht notwendigerweise weisen alle Kontaktgruppen, die in einer Konfiguration zur des Hall-Potenzials benutzt werden, die gleiche Gesamtkontaktfläche auf, die zu diesem Zweck der des Hall-Potenzials in der betreffenden Konfiguration benutzt wird. Die nicht benutzten Kontakte einer solchen Kontaktgruppe sind nur über die Hall-Struktur selbst dann mit den anderen Kontakten der Hall-Struktur verbunden. Es ist also auch denkbar, dass in einer Kontaktgruppe mehr als ein Kontakt der betreffenden Kontaktgruppe für die Erfassung des Hall-Potenzials verwendet wird. Aus den Messunterschieden zwischen einer Konfiguration in der pro Kontaktgruppe nur ein Kontakt zur Erfassung des Hall-Potenzials und einer weiteren Konfiguration, bei beispielsweise je Kontaktgruppe zwei Kontakte zur Erfassung des Hall-Potenzials verwendet werden, kann somit auf eine Hall-Spannung parallel zur Verbindungslinie der beiden betreffenden Kontakte in der jeweiligen Kontaktgruppe geschlossen werden. Der parasitäre Effekt des Kurzschlusses kann somit genutzt werden, um Informationen über die Stromdichteverteilung im Bereich der Kontakte einer Kontaktgruppe zu erlangen. Es ist somit im Gegensatz zum Stand der Technik mit gewissen Einschränkungen möglich, Informationen nicht nur über den Betrag der Hall-Spannung, sondern auch über Stärke und Richtung desselben innerhalb einer Kontaktgruppe zu erlangen und diese für die Ermittlung der Flussdichte und von weiteren Informationen wie z.B. Verzerrungen durch parasitäre Effekte wie beispielsweise mechanischen Stress zu nutzen.Also in the case of the contact group function of detecting the Hall potential at a contact group, it is conceivable to distinguish the configurations from each other so that the number of contacts through which the Hall potential at the contact group concerned is detected is different in one configuration Number is as in another. It is thus conceivable that the total contact area of the contacts of the relevant contact group used for detecting the Hall potential at the position of the contact group distinguishes two configurations from one another. Most preferably, but not necessarily, all of the contact groups used in a Hall potential configuration have the same total contact area used for this purpose, that of the Hall potential in the particular configuration. The unused contacts of such a contact group are then connected to the other contacts of the Hall structure only via the Hall structure itself. It is therefore also conceivable that in a contact group more than one contact of the contact group in question is used for the detection of the Hall potential. From the measurement differences between a configuration in the per contact group only one contact for detecting the Hall potential and a further configuration, for example, each contact group two contacts are used to detect the Hall potential can thus to a Hall voltage parallel to the line connecting the two relevant contacts in the respective contact group. The parasitic effect of the short circuit can thus be used to obtain information about the current density distribution in the area of the contacts of a contact group. Thus, in contrast to the prior art, it is possible, with certain restrictions, to obtain information not only about the magnitude of the Hall voltage but also about the magnitude and direction thereof within a contact group, and these for the determination of the flux density and other information, such as e.g. Use distortions caused by parasitic effects such as mechanical stress.

Zwei beliebige Zustände der mindestens zwei Zustände sind auf jeden Fall genau dann verschieden, wenn die Zuordnung der mindestens vier Kontaktgruppenfunktionen zu den mindestens vier Kontaktgruppen der Vorrichtung unterschiedlich ist.Any two states of the at least two states are in any case exactly the same if the assignment of the at least four contact group functions to the at least four contact groups of the device is different.

In bestimmten Fällen kann es aber ausreichend sein, zwei beliebige Zustände dann als unterschiedlich zu betrachten, wenn bezogen auf die Messaufgabe die Anzahl n der Kontakte variiert, mit n als ganzer, positiver Zahl. In jedem Fall ist es aber zu empfehlen, mindestens die vier Mindestkontaktgruppenzustände für die Erfassung eines Messwerts zu benutzen.In certain cases, however, it may be sufficient to regard two arbitrary states as different if, with respect to the measurement task, the number n of contacts varies, with n being the whole, positive number. In any case, it is recommended to use at least the four minimum contact group states for the acquisition of a measured value.

Neben der Vorrichtung lässt sich somit auch ein Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Hall-Struktur (1) angeben. Das Verfahren setzt dabei eine Vorrichtung voraus, die mindestens vier Kontaktgruppen (34, 35, 36, 37) von jeweils mindestens n Kontakten (2, 17, 26; 3, 18, 27; 4, 19, 28; 5, 20, 29) aufweist, die die Hall-Struktur (1) elektrisch kontaktieren. Die Anzahl n der Kontakte pro Kontaktgruppe jeder dieser Kontaktgruppen in jeder Kontaktgruppe ist dabei größer als die Anzahl eins pro Kontaktgruppe, was die erfindungsgemäßen Vorteile ermöglicht. Die Vorrichtung befindet sich wieder zeitweise während des Betriebes der Vorrichtung in einem ersten Zustand (Z1) oder alternativ zu diesem ersten Zustand (Z1) zu anderen Zeiten des Betriebs der Vorrichtung zumindest zeitweise in zumindest einem weiteren, zweiten Zustand (Z2). Wobei diese Zustände (Z1, Z2) sind voneinander verschieden. Der Zustand der mindestens zwei Zustände (Z1, Z2), der zu einem Betriebszeitpunkt vorliegt, wird wieder im Folgenden aktueller Zustand (Za) genannt. Der aktuelle Zustand ist im Folgenden somit einer der mindestens zwei Zustände (Z1, Z2).In addition to the device can thus also a method for operating a device according to the invention with a Hall structure ( 1 ) specify. In this case, the method requires a device which has at least four contact groups ( 34 . 35 . 36 . 37 ) of at least n contacts ( 2 . 17 . 26 ; 3 . 18 . 27 ; 4 . 19 . 28 ; 5 . 20 . 29 ) having the Hall structure ( 1 ) contact electrically. The number n of contacts per contact group of each of these contact groups in each contact group is greater than the number one per contact group, which allows the advantages of the invention. The device is again temporarily during operation of the device in a first state (Z 1 ) or alternatively to this first state (Z 1 ) at other times of operation of the device at least temporarily in at least one further, second state (Z 2 ). Where these states (Z 1 , Z 2 ) are from each other different. The state of the at least two states (Z 1 , Z 2 ) which exists at an operating time is again referred to below as the current state (Z a ). The current state is thus one of the at least two states (Z 1 , Z 2 ) in the following.

Jeweils einer von mindestens vier Kontaktgruppen unter den Kontaktgruppen ist in jedem Zustand (Z1, Z2) genau eine der folgenden vier Mindestkontaktgruppenfunktionen als Kontaktgruppenfunktion zugeordnet. Diese Mindestkontaktgruppenfunktionen sind:

  • a. Eine erste Kontaktgruppenfunktion ist die Mindestkontaktgruppenfunktion des Einleitens eines Messstromes (I1) in die Hall-Struktur (1).
  • b. Eine zweite Kontaktgruppenfunktion ist die Mindestkontaktgruppenfunktion des Ableitens eines Messstromes (I1) aus der Hall-Struktur (1).
  • c. Eine dritte Kontaktgruppenfunktion ist die Mindestkontaktgruppenfunktion der Erfassung eines ersten Hall-Potenzials der Hall-Struktur (1).
  • d. Eine vierte Kontaktgruppenfunktion ist die Mindestkontaktgruppenfunktion der Erfassung eines zweiten Hall-Potenzials der Hall-Struktur (1).
In each case one of at least four contact groups among the contact groups, in each state (Z1, Z2) exactly one of the following four minimum contact group functions is assigned as a contact group function. These minimum contact group functions are:
  • a. A first contact group function is the minimum contact group function of introducing a measurement current (I 1 ) into the Hall structure ( 1 ).
  • b. A second contact group function is the minimum contact group function of deriving a measurement current (I 1 ) from the Hall structure ( 1 ).
  • c. A third contact group function is the minimum contact group function of the detection of a first Hall potential of the Hall structure ( 1 ).
  • d. A fourth contact group function is the minimum contact group function of the detection of a second Hall potential of the Hall structure ( 1 ).

Das Verfahren umfasst daher die Schritte

  • 1. Festlegen eines aktuellen Zustand (Za) zu Beginn;
  • 2. Zuordnen jeweils einer der vier Mindestkontaktgruppenfunktionen zu jeder der mindestens vier Kontaktgruppen (34, 35, 36, 37), • wobei die Zuordnung vom aktuellen Zustand (Za) abhängig ist und • wobei die mindestens zwei Zustände (Z1, Z2), von denen ein Zustand dieser mindestens zwei Zustände (Z1, Z2) immer der aktuelle Zustand (Za) ist, sich durch unterschiedliche Zuordnungen der mindestens vier Kontaktgruppenfunktionen unterscheiden.
  • 3. Einleiten eines Messstromes (I1) in die Hall-Struktur (1) über mindestens eine erste Anzahl von Kontakten der Kontaktgruppen, denen die erste Kontaktgruppenfunktion im aktuellen Zustand (Za) zugeordnet ist, wobei diese erste Anzahl größer als die Zahl eins ist;
  • 4. Ableiten des Messstromes (I1) aus die Hall-Struktur (1) über mindestens eine zweite Anzahl von Kontakten der Kontaktgruppen, denen die zweite Kontaktgruppenfunktion im aktuellen Zustand (Za) zugeordnet ist, wobei diese zweite Anzahl größer als die Zahl eins ist;
  • 5. Erfassung eines ersten Hall-Potenzials über eine dritte Anzahl von Kontakten pro Kontaktgruppe der Kontaktgruppen, denen die dritte Kontaktgruppenfunktion im aktuellen Zustand (Za) zugeordnet ist, wobei die anderen Kontakte dieser Kontaktgruppe ausschließlich über die Hall-Struktur miteinander elektrisch verbunden sind und wobei die dritte Anzahl kleiner ist als die zweite Anzahl und erste Anzahl;
  • 6. Erfassung eines zweiten Hall-Potenzials über eine vierte Anzahl von Kontakten pro Kontaktgruppe der Kontaktgruppen, denen die vierte Kontaktgruppenfunktion im aktuellen Zustand (Za) zugeordnet ist, wobei die anderen Kontakte dieser Kontaktgruppe ausschließlich über die Hall-Struktur miteinander elektrisch verbunden sind und wobei die vierte Anzahl kleiner ist als die zweite Anzahl und erste Anzahl;
  • 7. Abspeichern der erfassten Werte des ersten und zweiten Hall-Potenzials, sofern noch nicht alle einzunehmenden Zustande eingenommen wurden, oder optionale Abspeicherung der im aktuellen Zustand erfassten Werte des ersten und zweiten Hall-Potenzials, sofern alle einzunehmenden Zustande eingenommen wurden.
  • 8. Ändern des aktuellen Zustands (Za) und Wiederholung der Messung ab dem Schritt 2 bis alle einzunehmenden Zustände eingenommen wurden.
  • 9. Ermittlung eines Messwertes für einen Parameter des Magnetfeldes oder einer Teilkomponente des Magnetfeldes, das die Hall-Struktur (1) durchströmt auf Basis der gespeicherten Werte des Hall-Potenzials und ggf. aufgrund der zuletzt erfassten Werte des Hall-Potenzials, wenn diese nicht gespeichert wurden. In diesem Schritt wird die Hall-Spannung in Abhängigkeit vom dem erfassten ersten und dem erfassten zweiten Hall-Potenzial ermittelt.
The method therefore comprises the steps
  • 1. setting a current state (Z a ) at the beginning;
  • 2. Assign one of the four minimum contact group functions to each of the at least four contact groups ( 34 . 35 . 36 . 37 ), Wherein the assignment is dependent on the current state (Z a ) and wherein the at least two states (Z 1 , Z 2 ), of which a state of these at least two states (Z 1 , Z 2 ) is always the current state ( Z a ) is distinguished by different assignments of the at least four contact group functions.
  • 3. Introduction of a measuring current (I 1 ) into the Hall structure ( 1 ) over at least a first number of contacts of the contact groups to which the first contact group function in the current state (Z a ) is assigned, this first number being greater than the number one;
  • 4. Deriving the measuring current (I 1 ) from the Hall structure ( 1 ) over at least a second number of contacts of the contact groups to which the second contact group function in the current state (Z a ) is assigned, this second number being greater than the number one;
  • 5. detecting a first Hall potential over a third number of contacts per contact group of the contact groups to which the third contact group function in the current state (Z a ) is assigned, the other contacts of this contact group are electrically connected to each other exclusively through the Hall structure and wherein the third number is smaller than the second number and first number;
  • 6. detection of a second Hall potential over a fourth number of contacts per contact group of the contact groups, which the fourth contact group function is assigned in the current state (Z a ), the other contacts of this contact group are electrically connected to each other exclusively via the Hall structure and wherein the fourth number is less than the second number and first number;
  • 7. storing the sensed values of the first and second Hall potential, if not all the states to be assumed have been taken, or optionally storing the values of the first and second Hall potentials detected in the current state, if all states to be taken have been taken.
  • 8. Change the current state (Z a ) and repeat the measurement from step 2 until all states to be assumed have been taken.
  • 9. determination of a measured value for a parameter of the magnetic field or of a partial component of the magnetic field which determines the Hall structure ( 1 ) flows on the basis of the stored values of the Hall potential and possibly on the basis of the last recorded values of the Hall potential, if these were not stored. In this step, the Hall voltage is determined as a function of the detected first and the detected second Hall potential.

Im Rahmen der Ausarbeitung der Erfindung wurde nun erkannt, dass eine Verbindung über Schalter (21, 22, 23, 24, 30, 31, 32, 33, 42, 44, 49, 51, 56, 58, 63, 65) immer noch zu einem gewissen Kurzschluss der Hall-Spannung führt. Es wurde nun erkannt, dass das Superpositionsprinzip der Elektrodynamik genutzt werden kann. Hierzu müssen die Kontakte einer Kontaktgruppe voneinander potenzialmäßig unabhängig werden. Es wurde erkannt, dass es sinnvoll ist, jeden Kontakt einer Kontaktgruppe mit einer eigenen Stromquelle anzusteuern. Hierdurch ist das Potenzial jedes Kontaktes nicht mehr durch den Mittelwert aller Kontakte einer Kontaktgruppe festgelegt und die Hall-Spannung erhöht sich nochmals.In the context of the preparation of the invention has now been recognized that a connection via switch ( 21 . 22 . 23 . 24 . 30 . 31 . 32 . 33 . 42 . 44 . 49 . 51 . 56 . 58 . 63 . 65 ) still leads to a certain short circuit of the Hall voltage. It has now been recognized that the superposition principle of electrodynamics can be used. For this purpose, the contacts of a contact group must be independent in terms of potential. It was recognized that it makes sense to control each contact of a contact group with its own power source. As a result, the potential of each contact is no longer determined by the average of all contacts of a contact group and the Hall voltage increases again.

Die Erfindung umfasst daher des Weiteren auch eine Vorrichtung zur Vermessung der Flussdichte B eines Magnetfeldes mittels des Hall-Effekts mit einer Hall-Struktur (1) mit n = 2·m Kontakten (2, 3, 4, 5, 17, 18), die die Hall-Struktur (1) elektrisch kontaktieren, wobei m eine ganze positive Zahl ist. Zu diesen dieser Kontakte (2, 3, 4, 5, 17, 18) zählen dann zumindest ein erster Kontakt (2) und ein zweiter Kontakt (3) und ein dritter Kontakt (4) und ein vierter Kontakt (5) und ein fünfter Kontakt (17) und ein sechster Kontakt (18). Die Vorrichtung kann weitere Kontakte aufweisen, die entweder auf einem neutralen Potenzial liegen, wie beispielsweise ein Kontakt im Symmetriepunkt, oder anderen Zwecken dienen und während einer Messung abgeschaltet sind. Solche zusätzlichen Kontakte dürfen die Symmetrie nicht stören und werden bevorzugt erst gar nicht vorgesehen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist in dieser Ausprägung mehrere Messstromquellen (10, 66, 67, 68) auf. Zu diesen Messstromquellen gehören mindestens eine erste Messstromquelle (10) und eine zweite Messstromquelle (66) und eine dritte Messstromquelle (67) und eine vierte Messstromquelle (68). Wie zuvor gehört zu dieser Ausprägung auch ein Hallspannungsauswerteschaltkreis (15) mit einem Messsignalausgang (16).The invention therefore furthermore also includes an apparatus for measuring the flux density B of a magnetic field by means of the Hall effect with a Hall structure ( 1 ) with n = 2 · m contacts ( 2 . 3 . 4 . 5 . 17 . 18 ), which the Hall structure ( 1 ), where m is an integer positive number. To these contacts ( 2 . 3 . 4 . 5 . 17 . 18 ) then at least one first contact ( 2 ) and a second contact ( 3 ) and a third contact ( 4 ) and a fourth contact ( 5 ) and a fifth contact ( 17 ) and a sixth contact ( 18 ). The device may have other contacts that are either at a neutral potential, such as a contact at the point of symmetry, or other purposes serve and are turned off during a measurement. Such additional contacts must not disturb the symmetry and are preferred not even provided. The device according to the invention has in this embodiment several measuring current sources ( 10 . 66 . 67 . 68 ) on. These measuring current sources include at least a first measuring current source ( 10 ) and a second measuring current source ( 66 ) and a third measuring current source ( 67 ) and a fourth measuring current source ( 68 ). As before, this version also includes a Hall voltage evaluation circuit ( 15 ) with a measuring signal output ( 16 ).

Die erste Messstromquelle (10) gibt einen ersten Messstrom (I1) ab und leitet ihn in den ersten Kontakt (2) ein.The first measuring current source ( 10 ) emits a first measuring current (I 1 ) and directs it into the first contact ( 2 ) one.

Die zweite Messstromquelle (66) gibt einen zweiten Messstrom (I2) ab und leitet ihn in den zweiten Kontakt (3) ein.The second measuring current source ( 66 ) emits a second measuring current (I 2 ) and passes it to the second contact ( 3 ) one.

Die dritte Messstromquelle (67) gibt einen dritten Messstrom (I3) ab und leitet ihn in den dritten Kontakt (4) ein. Dieser dritte Messstrom (I3) weicht vom zweiten Messstrom (I2) betragsmäßig nicht mehr als 10% und/oder besser nicht mehr als 5% ab.The third measuring current source ( 67 ) emits a third measuring current (I 3 ) and passes it to the third contact ( 4 ) one. This third measuring current (I 3 ) deviates in magnitude from the second measuring current (I 2 ) not more than 10% and / or better not more than 5%.

Die vierte Messstromquelle (68) gibt einen vierten Messstrom (I4) ab und leitet ihn in den vierten Kontakt (5) ein. Dieser vierte Messstrom (I4) weicht vom ersten Messstrom (I1) betragsmäßig nicht mehr als 10% und/oder besser nicht mehr als 5% ab. Die Hall-Struktur (1) weist dabei bevorzugt eine erste Symmetrieachse (SL1) für eine Spiegelsymmetrie und eine zweite Symmetrieachse (SL2) für eine Spiegelsymmetrie senkrecht zur ersten Symmetrieachse (SL1) auf. Der fünfte Kontakt (17) und der sechste Kontakt (18), mit dem das erste und zweite Hall-Potenzial und damit die Hall-Spannung erfasst werden, liegen auf der ersten Symmetrieachse (SL1). Der fünfte Kontakt (17) liegt dabei spiegelsymmetrisch zum sechsten Kontakt (18) bezüglich der zweiten Symmetrieachse (SL2).The fourth measuring current source ( 68 ) emits a fourth measuring current (I 4 ) and passes it to the fourth contact ( 5 ) one. This fourth measuring current (I 4 ) differs from the first measuring current (I 1 ) amount not more than 10% and / or better not more than 5%. The Hall structure ( 1 ) preferably has a first symmetry axis (SL1) for a mirror symmetry and a second symmetry axis (SL2) for a mirror symmetry perpendicular to the first axis of symmetry (SL1). The fifth contact ( 17 ) and the sixth contact ( 18 ), with which the first and second Hall potential and thus the Hall voltage are detected, lie on the first symmetry axis (SL1). The fifth contact ( 17 ) lies mirror-symmetrically to the sixth contact ( 18 ) with respect to the second axis of symmetry (SL2).

Der der erste Kontakt (2) liegt spiegelsymmetrisch zum vierten Kontakt (5) bezüglich der ersten Symmetrieachse (SL1). Hierdurch und durch die zuvor beschriebene Stromeinspeisungssymmetrie wird sichergestellt, dass der Stromdichtevektor des Stroms aus der ersten Messstromquelle (10) und der vierten Messstromquelle (68) senkrecht die erste Symmetrieachse (SL1) kreuzt.The first contact ( 2 ) is mirror-symmetric to the fourth contact ( 5 ) with respect to the first axis of symmetry (SL1). This and the current injection symmetry described above ensure that the current density vector of the current from the first measuring current source ( 10 ) and the fourth measuring current source ( 68 ) perpendicularly crosses the first axis of symmetry (SL1).

Aus dem gleichen Grund ist der zweite Kontakt (3) ebenfalls spiegelsymmetrisch zum dritten Kontakt (4) bezüglich der ersten Symmetrieachse (SL1) angeordnet.For the same reason, the second contact ( 3 ) also mirror-symmetric to the third contact ( 4 ) with respect to the first axis of symmetry (SL1).

Aufgrund des Kirchhoffschen Gesetzes muss die Summe der Messströme (I1, I2, I3, I4) bezogen auf die Hall-Struktur (1) null sein.Due to Kirchhoff's law, the sum of the measuring currents (I1, I2, I3, I4) with respect to the Hall structure ( 1 ) be zero.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist nun in dieser Ausprägung Mittel (13, 14, 15, 16) zum Erfassen der Hall-Spannung zwischen dem fünften Kontakt (17) und dem sechsten Kontakt (18) und zur Erzeugung und Verarbeitung oder Weitergabe eines Messwertes auf. Diese Mittel sind beispielsweise die erste Hall-Potenzialleitung (13), die zweite Hall-Potenzialleitung (14), der Hallspannungsauswerteschaltkreis (15) und der Messsignalausgang (16) zur Signalisierung des erfassten Messwertes. Typischerweise findet eine Umwandlung der Hall-Spannung in einen analogen Messwert und/oder ein digitales Datenwort statt. Das digitale Datenwort wird über den Messsignalausgang (16), der dann typischerweise ein Datenbus ist, ausgegeben. Eine Ausgabe kann aber auch die Betätigung eines Aktors und der gleichen darstellen. Der Begriff Messsignalausgang (16) ist also sehr weit gefasst.The device according to the invention now has (in this embodiment) means ( 13 . 14 . 15 . 16 ) for detecting the Hall voltage between the fifth contact ( 17 ) and the sixth contact ( 18 ) and for generating and processing or passing on a measured value. These means are, for example, the first Hall potential line ( 13 ), the second Hall potential line ( 14 ), the Hall voltage evaluation circuit ( 15 ) and the measuring signal output ( 16 ) for signaling the acquired measured value. Typically, a conversion of the Hall voltage into an analog measured value and / or a digital data word takes place. The digital data word is sent via the measuring signal output ( 16 ), which is then typically a data bus. An output can also represent the actuation of an actuator and the same. The term measuring signal output ( 16 ) is so very broad.

In einer weiteren Ausprägung dieser Variante der Erfindung ist die Symmetrie noch vergrößert, was typischerweise vorteilhaft ist. Der erste Kontakt (2) liegt dann beispielsweise auch spiegelsymmetrisch zum zweiten Kontakt (3) bezüglich der zweiten Symmetrieachse (SL2) und der dritte Kontakt (4) spiegelsymmetrisch zum vierten Kontakt (5) bezüglich dieser zweiten Symmetrieachse (SL2). Hierdurch werden parasitäre Elemente weiter minimiert.In a further embodiment of this variant of the invention, the symmetry is increased, which is typically advantageous. The first contact ( 2 ) is then, for example, also mirror-symmetric to the second contact ( 3 ) with respect to the second axis of symmetry (SL2) and the third contact ( 4 ) mirror-symmetric to the fourth contact ( 5 ) with respect to this second axis of symmetry (SL2). As a result, parasitic elements are further minimized.

In einer anderen weiteren Ausprägung dieser Variante der Erfindung weist die Hall-Struktur (1) eine n = 2·m-zählige Rotationssymmetrie auf. In den Beispielen der Zeichnungen sind 4-zählige, sechszählige und achtzählige Beispiele angegeben. Höher zählige Strukturen wie beispielsweise 10-, 12-, 14-, oder 16-, zählige Strukturen sind durchaus denkbar und sinnvoll. Auch ist es sinnvoll, aber nicht zwingend notwendig, im Symmetriepunkt (S) einen Kontakt als Potenzialreferenzpunkt vorzusehen, zudem relativ die Hall-potenziale gemessen werden können. In der hier beschriebenen Vorrichtung ist dieser Kontakt im Symmetriepunkt nicht in den n = 2·m Kontakten (2, 3, 4, 5, 17, 18, 19, 20) enthalten, die die Hall-Struktur (1) elektrisch kontaktieren, wobei m eine ganze positive Zahl größer 3 ist. In dieser Ausprägung der Erfindung weist die erfindungsgemäße Vorrichtung zumindest einem siebten Kontakt (19) und zumindest einem achten Kontakt (20) zusätzlich unter den Kontakte (2, 3, 4, 5, 17, 18, 19, 20) auf. Des Weiteren weist die erfindungsgemäße Vorrichtung in dieser Ausprägung mehrere Messstromquellen (10, 66, 67, 68, 69, 70) auf. Unter diesen Messstromquellen (10, 66, 67, 68, 69, 70) ist mindestens eine fünfte Messstromquelle (69) und eine sechste Messstromquelle (70). Somit weist die erfindungsgemäße Vorrichtung in dieser Ausprägung sechs Messstromquellen auf. Zwei weniger als Kontakte. An dieser Stelle sei nur kurz bemerkt, dass offensichtlich die Kontakte auch durch Kontaktgruppen mehrere Kontakte ersetzt werden können. Nun liegt vorzugsweise der siebte Kontakt (19) und der achte Kontakt (20) auf der zweiten Symmetrieachse (SL2). Gleichzeitig liegt der siebte Kontakt (19) spiegelsymmetrisch zum achten Kontakt (20) bezüglich der ersten Symmetrieachse (SL1). Durch diese beiden Symmetriebedingungen stört das zusätzliche Kontaktpaar (19, 20) die Symmetrie der Hall-Struktur nicht. Die fünfte Messstromquelle (69) leiten nun einen fünften Messstrom (I5) in den dem siebten Kontakt (19) ein. Die sechste Messstromquelle (70) leiten einen sechsten Messstrom (I6) aus dem achten Kontakt (20) ab und nimmt diesen sechsten Messstrom (I6) auf, der vom fünften Messstrom (I1) betragsmäßig nicht mehr als 10% und/oder nicht mehr als 5% abweicht. Vorzugsweise weichen alle Messströme (I1, I2, I3, I4, I5, I6) von einander nicht mehr als 10% und/oder nicht mehr als 5% voneinander ab.In another further embodiment of this variant of the invention, the Hall structure ( 1 ) has an n = 2 · m-fold rotational symmetry. In the examples of the drawings, there are given 4-count, 6-count and 8-count examples. Higher-count structures such as 10-, 12-, 14-, or 16-, countless structures are quite conceivable and useful. It is also useful, but not absolutely necessary, to provide a contact as potential reference point in the point of symmetry (S), in addition, the Hall potentials can be measured relatively. In the device described here, this contact in the point of symmetry is not in the n = 2 × m contacts ( 2 . 3 . 4 . 5 . 17 . 18 . 19 . 20 ) containing the Hall structure ( 1 ), where m is a whole positive number greater 3 is. In this embodiment of the invention, the device according to the invention has at least one seventh contact ( 19 ) and at least one eighth contact ( 20 ) additionally under the contacts ( 2 . 3 . 4 . 5 . 17 . 18 . 19 . 20 ) on. Furthermore, the device according to the invention in this embodiment has a plurality of measuring current sources ( 10 . 66 . 67 . 68 . 69 . 70 ) on. Under these measuring current sources ( 10 . 66 . 67 . 68 . 69 . 70 ) is at least a fifth measuring current source ( 69 ) and a sixth measuring current source ( 70 ). Thus, the device according to the invention in this expression six Measuring current sources. Two less than contacts. At this point it should be noted only briefly that obviously the contacts also by contact groups several contacts can be replaced. Now preferably the seventh contact ( 19 ) and the eighth contact ( 20 ) on the second axis of symmetry (SL2). At the same time, the seventh contact ( 19 ) mirror-symmetric to the eighth contact ( 20 ) with respect to the first axis of symmetry (SL1). These two symmetry conditions disturb the additional contact pair ( 19 . 20 ) the symmetry of the Hall structure not. The fifth measuring current source ( 69 ) now conduct a fifth measuring current ( I5 ) in the seventh contact ( 19 ) one. The sixth measuring current source ( 70 ) conduct a sixth measuring current ( I6 ) from the eighth contact ( 20 ) and picks up this sixth measuring current (I 6 ), which differs in magnitude from the fifth measuring current (I 1 ) not more than 10% and / or not more than 5%. Preferably, all measuring currents (I 1 , I 2 , I 3 , I 4 , I 5 , I 6 ) deviate from each other not more than 10% and / or not more than 5% from each other.

In einer weiteren Variante dieser Ausprägung umfasst die Vorrichtung wieder Mittel (6, 7, 8, 9, 43, 50, 57, 64, 78, 79) zur Änderung der Zuordnungen zwischen den Messstromquellen (10, 66, 67, 68, 69, 70) und den Mittel (13, 14, 15,16) zum Erfassen der Hall-Spannung auf der einen Seite sowie den Kontakten (2, 3, 4, 5, 17, 18, 19, 20) auf der anderen Seite. Bei diesen Mitteln handelt es sich vorzugsweise um Schalter, Umschalter, Analogmultiplexer, schaltbare Verstärker mit mehreren Eingängen und ähnliches sowie deren Verschaltungen. Die Steuerung dieser Mittel wird mittels einer in den Zeichnungen nicht gezeichneten Steuervorrichtung zum Betätigen der Mittel vorgenommen, die Teil der Vorrichtung ist. Diese Steuerung erfolgt dabei so, dass jedem Kontakt, dem eine Messstromquelle der mehreren Messstromquellen zugeordnet ist, keine weitere Messstromquelle der mehreren Messstromquellen zugeordnet werden kann. Um die Hall-Spannung erfassen zu können werden mindestens zwei Kontakte keiner Messstromquelle zugeordnet.In a further variant of this embodiment, the device again comprises means ( 6 . 7 . 8th . 9 . 43 . 50 . 57 . 64 . 78 . 79 ) for changing the assignments between the measuring current sources ( 10 . 66 . 67 . 68 . 69 . 70 ) and the means ( 13 . 14 . 15 , 16) for detecting the Hall voltage on one side and the contacts ( 2 . 3 . 4 . 5 . 17 . 18 . 19 . 20 ) on the other hand. These means are preferably switches, switches, analog multiplexers, switchable amplifiers with multiple inputs and the like, and their interconnections. The control of these means is carried out by means of a not shown in the drawings control device for actuating the means which is part of the device. This control takes place in such a way that no further measuring current source of the plurality of measuring current sources can be assigned to each contact to which a measuring current source is assigned to the plurality of measuring current sources. In order to detect the Hall voltage, at least two contacts are not assigned to any measuring current source.

Die die Mittel (6, 7, 8, 9, 43, 50, 57, 64, 78, 79) und deren Steuerung sind so gestaltet, dass mindestens zwei verschiedene Zuordnungen, also ein erster Zustand (Z1) und ein zweiter Zustand (Z2) durch die Steuervorrichtung eingestellt werden können. Hierbei sind dieser Mittel (6, 7, 8, 9, 43, 50, 57, 64, 78, 79) und deren Steuerung so gestaltet, dass die zuvor beschriebenen Merkmale auch nach Wechsel der der Zuordnung, also des aktuellen Zustands (Za), weiter zutreffen, wenn einer dieser mindestens zwei Zuordnungen durch die Steuervorrichtung eingestellt wird. Beispielsweise können Kontaktpaare, die bisher die Kontaktfunktion Messstromeinspeisung wahrgenommen haben, die Kontaktfunktion mit einem anderen Kontaktpaar tauschen, das bisher die Kontaktfunktion Hall-Spannung-Erfassen wahrgenommen hat. Auch können die Vorzeichen der Messströme umgedreht werden etc.The means ( 6 . 7 . 8th . 9 . 43 . 50 . 57 . 64 . 78 . 79 ) and their control are designed so that at least two different assignments, ie a first state (Z 1 ) and a second state (Z 2 ) can be set by the control device. Here, this means ( 6 . 7 . 8th . 9 . 43 . 50 . 57 . 64 . 78 . 79 ) and their control designed so that the features described above, even after changing the assignment, ie the current state (Z a ), continue to apply when one of these at least two assignments is set by the control device. For example, pairs of contacts that have hitherto perceived the contact function of measuring current feed can exchange the contact function with another contact pair which has hitherto perceived the contact function Hall voltage detection. Also, the signs of the measuring currents can be reversed etc.

Dem Fachmann ist sicherlich klar, dass statt zwei auf ein Bezugspotenzial bezogenen Messstromquellen, die ein Kontaktpaar mit Messstrom versorgen, auch eine einzelne potenzialfreie Stromquelle möglich ist, die dieses Kontaktpaar mit Messstrom versorgt. Die Hall-Struktur (1) weist in diesem Fall zumindest zwei Symmetrieachsen (SL1, SL2) auf, die sich in einem Symmetriepunkt (S) schneiden. Mindestens ein Paar aus zwei Messstromquellen ((10, 67), (66, 68), (69, 70)) wird in diesem Sinne durch eine Messstromquelle ersetzt, die potenzialfrei ist. Diese neue Messstromquelle leitet mit dem ersten Anschluss dieser Messstromquelle einen Messstrom mittels eines Kontakt der Kontakte (2, 3, 4, 5, 17, 18, 19, 20) in die Hall-Struktur (1) ein und mit dem zweiten Anschluss dieser Messstromquelle diesen Messstrom wieder aus einem anderen Kontakt der Kontakte (2, 3, 4, 5, 17, 18, 19, 20) ab. Auch in dieser Variante sind diese beiden Kontakte vorzugsweise zueinander spiegelsymmetrisch bezüglich des Symmetriepunkts (S) angeordnet.It is certainly clear to the person skilled in the art that, instead of two measuring current sources related to a reference potential, which supply a contact pair with measuring current, a single potential-free current source is also possible which supplies this contact pair with measuring current. The Hall structure ( 1 ) has in this case at least two symmetry axes (SL1, SL2) which intersect at a point of symmetry (S). At least one pair of two measuring current sources (( 10 . 67 ) 66 . 68 ) 69 . 70 )) is replaced in this sense by a measuring current source that is potential-free. This new measuring current source conducts a measuring current with the first connection of this measuring current source by means of a contact of the contacts ( 2 . 3 . 4 . 5 . 17 . 18 . 19 . 20 ) into the Hall structure ( 1 ) and with the second terminal of this measuring current source, this measuring current again from another contact of the contacts ( 2 . 3 . 4 . 5 . 17 . 18 . 19 . 20 ). Also in this variant, these two contacts are preferably arranged mirror-symmetrically with respect to the point of symmetry (S).

Liste der FigurenList of figures

1 zeigt eine Hall-Struktur (1) entsprechend dem Stand der Technik in einem ersten Zustand (Z1). 1 shows a Hall structure ( 1 ) according to the prior art in a first state (Z 1 ).

2 zeigt eine Hall-Struktur (1) entsprechend dem Stand der Technik in einem zweiten Zustand (Z2). 2 shows a Hall structure ( 1 ) according to the prior art in a second state (Z 2 ).

3 zeigt eine Hall-Struktur (1) entsprechend dem Stand der Technik in einem dritten Zustand (Z3), der dem ersten Zustand (Z1) mit umgekehrten Messstrom (I1) entspricht. 3 shows a Hall structure ( 1 ) according to the prior art in a third state (Z 3 ), which corresponds to the first state (Z 1 ) with reversed measuring current (I 1 ).

4 zeigt eine Hall-Struktur (1) entsprechend dem Stand der Technik in einem vierten Zustand (Z4), der dem zweiten Zustand (Z1) mit umgekehrten Messstrom (I1) entspricht. 4 shows a Hall structure ( 1 ) according to the prior art in a fourth state (Z 4 ), which corresponds to the second state (Z 1 ) with inverse measurement current (I 1 ).

5 zeigt eine erfindungsgemäße Hall-Struktur (1) in einem ersten Zustand (Z1). 5 shows a Hall structure according to the invention ( 1 ) in a first state (Z 1 ).

6 zeigt eine erfindungsgemäße Hall-Struktur (1) in einem zweiten Zustand (Z2). 6 shows a Hall structure according to the invention ( 1 ) in a second state (Z 2 ).

7 zeigt eine erfindungsgemäße Hall-Struktur (1) in einem dritten Zustand (Z3), der dem ersten Zustand (Z1) mit umgekehrten Messstrom (I1) entspricht. 7 shows a Hall structure according to the invention ( 1 ) in a third state (Z 3 ), which corresponds to the first state (Z 1 ) with reversed measuring current (I 1 ).

8 zeigt eine erfindungsgemäße Hall-Struktur (1) in einem vierten Zustand (Z4), der dem zweiten Zustand (Z2) mit umgekehrten Messstrom (I1) entspricht. 8th shows a Hall structure according to the invention ( 1 ) in a fourth state (Z 4 ), which corresponds to the second state (Z 2 ) with reversed measuring current (I 1 ).

9 zeigt eine erfindungsgemäße Hall-Struktur (1) mit drei Kontakten je Kontaktgruppe in einem ersten Zustand (Z1). 9 shows a Hall structure according to the invention ( 1 ) with three contacts per contact group in a first state (Z 1 ).

10 zeigt eine erfindungsgemäße Hall-Struktur (1) mit drei Kontakten je Kontaktgruppe in einem ersten Zustand (Z1) mit markierten Kontaktgruppen. 10 shows a Hall structure according to the invention ( 1 ) with three contacts per contact group in a first state (Z 1 ) with marked contact groups.

11 zeigt eine erfindungsgemäße Hall-Struktur (1) mit drei Kontakten je Kontaktgruppe in einem zweiten Zustand (Z2) mit markierten Kontaktgruppen. 11 shows a Hall structure according to the invention ( 1 ) with three contacts per contact group in a second state (Z 2 ) with marked contact groups.

12 zeigt eine erfindungsgemäße Hall-Struktur (1) mit drei Kontakten je Kontaktgruppe in einem dritten Zustand (Z3) mit markierten Kontaktgruppen. 12 shows a Hall structure according to the invention ( 1 ) with three contacts per contact group in a third state (Z 3 ) with marked contact groups.

13 zeigt eine erfindungsgemäße Hall-Struktur (1) mit drei Kontakten je Kontaktgruppe in einem vierten Zustand (Z4) mit markierten Kontaktgruppen. 13 shows a Hall structure according to the invention ( 1 ) with three contacts per contact group in a fourth state (Z 4 ) with marked contact groups.

14 zeigt eine erfindungsgemäße Hall-Struktur (1) mit drei Kontakten je Kontaktgruppe UND 2 × 4 Kontaktgruppen in einem ersten Zustand (Z1) mit markierten Kontaktgruppen. 14 shows a Hall structure according to the invention ( 1 ) with three contacts per contact group AND 2 × 4 contact groups in a first state (Z 1 ) with marked contact groups.

15 zeigt eine erfindungsgemäße Hall-Struktur (1) mit drei Kontakten je Kontaktgruppe UND 2 × 4 Kontaktgruppen in einem zweiten Zustand (Z2) mit markierten Kontaktgruppen. Die Stromeinspeisung ist um 45° verdreht. 15 shows a Hall structure according to the invention ( 1 ) with three contacts per contact group AND 2 × 4 contact groups in a second state (Z 2 ) with labeled contact groups. The power supply is rotated by 45 °.

16 zeigt eine erfindungsgemäße Hall-Struktur (1) mit zwei Kontakten je Kontaktgruppe und sechs Kontaktgruppen in einem ersten Zustand (Z1). 16 shows a Hall structure according to the invention ( 1 ) with two contacts per contact group and six contact groups in a first state (Z 1 ).

17 zeigt eine erfindungsgemäße Hall-Struktur (1) ohne Umkonfigurationsmöglichkeit mit einem Kontakt je Kontaktgruppe und sechs Kontakten (2, 3, 17, 4, 5, 18) in einem ersten, nicht änderbaren Zustand (Z1) und mit vier unabhängigen Messstromquellen(68, 67, 66, 10). 17 shows a Hall structure according to the invention ( 1 ) without reconfiguration with one contact per contact group and six contacts ( 2 . 3 . 17 . 4 . 5 . 18 ) in a first, non-changeable state (Z 1 ) and with four independent measuring current sources ( 68 . 67 . 66 . 10 ).

18 zeigt eine erfindungsgemäße Hall-Struktur (1) mit Umkonfigurationsmöglichkeit mit einem Kontakt je Kontaktgruppe und sechs Kontakten (2, 3, 17, 4, 5, 18) in einem ersten Zustand (Z1) und mit vier unabhängigen Messstromquellen (68, 67, 66, 10) und Mitteln (6, 7, 8, 9, 43, 50, 57, 64) zur Umkonfiguration zum Zustandswechsel. 18 shows a Hall structure according to the invention ( 1 ) with possibility of reconfiguration with one contact per contact group and six contacts ( 2 . 3 . 17 . 4 . 5 . 18 ) in a first state (Z 1 ) and with four independent measuring current sources ( 68 . 67 . 66 . 10 ) and funds ( 6 . 7 . 8th . 9 . 43 . 50 . 57 . 64 ) for reconfiguration to the state change.

19 zeigt eine erfindungsgemäße Hall-Struktur (1) mit Umkonfigurationsmöglichkeit mit einem Kontakt je Kontaktgruppe und sechs Kontakten (2, 3, 17, 4, 5, 18) in einem ersten Zustand (Z1) und mit sechs unabhängigen, abschaltbaren Messstromquellen (70, 69, 68, 67, 66, 10) und weiteren Mitteln (6, 7) zur Umkonfiguration zum Zustandswechsel. 19 shows a Hall structure according to the invention ( 1 ) with possibility of reconfiguration with one contact per contact group and six contacts ( 2 . 3 . 17 . 4 . 5 . 18 ) in a first state (Z 1 ) and with six independent, switchable measuring current sources ( 70 . 69 . 68 . 67 . 66 . 10 ) and other resources ( 6 . 7 ) for reconfiguration to the state change.

20 zeigt eine erfindungsgemäße Hall-Struktur (1) mit Umkonfigurationsmöglichkeit mit einem Kontakt je Kontaktgruppe und acht Kontakten (2, 3, 4, 5, 17, 18, 19, 20) in einem ersten Zustand (Z1) und mit sechs unabhängigen Messstromquellen(70, 69, 68, 67, 66, 10) und Mitteln (6, 7, 8, 9, 43, 50, 57, 64, 78, 79) zur Umkonfiguration zum Zustandswechsel. 20 shows a Hall structure according to the invention ( 1 ) with possibility of reconfiguration with one contact per contact group and eight contacts ( 2 . 3 . 4 . 5 . 17 . 18 . 19 . 20 ) in a first state (Z 1 ) and with six independent measuring current sources ( 70 . 69 . 68 . 67 . 66 . 10 ) and funds ( 6 . 7 . 8th . 9 . 43 . 50 . 57 . 64 . 78 . 79 ) for reconfiguration to the state change.

21 zeigt eine erfindungsgemäße Hall-Struktur (1) mit Umkonfigurationsmöglichkeit mit einem Kontakt je Kontaktgruppe und sechs Kontakten (2, 3, 17, 4, 5, 18) in einem ersten (Z1) und mit drei unabhängigen, potenzialfreien Messstromquellen (68, 67, 10) und Mitteln (6, 7, 8, 9, 43, 50) zur Umkonfiguration zum Zustandswechsel. 21 shows a Hall structure according to the invention ( 1 ) with possibility of reconfiguration with one contact per contact group and six contacts ( 2 . 3 . 17 . 4 . 5 . 18 ) in a first (Z 1 ) and with three independent potential-free measuring current sources ( 68 . 67 . 10 ) and funds ( 6 . 7 . 8th . 9 . 43 . 50 ) for reconfiguration to the state change.

22 zeigt eine erfindungsgemäße Hall-Struktur (1) mit Umkonfigurationsmöglichkeit mit einem Kontakt je Kontaktgruppe (34, 35, 36, 37, 41, 48, 55, 62) und acht Kontakten (2, 46, 3, 17, 4, 5, 18) in einem ersten (Z1) und mit drei unabhängigen, potenzialfreien Messstromquellen (68, 67, 10) und Mitteln (6, 7, 8, 9, 43, 50, 57, 64) zur Umkonfiguration zum Zustandswechsel. 22 shows a Hall structure according to the invention ( 1 ) with possibility of reconfiguration with one contact per contact group ( 34 . 35 . 36 . 37 . 41 . 48 . 55 . 62 ) and eight contacts ( 2 . 46 . 3 . 17 . 4 . 5 . 18 ) in a first (Z 1 ) and with three independent potential-free measuring current sources ( 68 . 67 . 10 ) and funds ( 6 . 7 . 8th . 9 . 43 . 50 . 57 . 64 ) for reconfiguration to the state change.

23 zeigt einen typischen Messablauf 23 shows a typical measurement procedure

Beschreibung der FigurenDescription of the figures

Fig. 1Fig. 1

1 zeigt eine beispielhafte Hall-Struktur (1) mit vereinfachter, schematischer, beispielhafter Verschaltung aus dem Stand der Technik (SdT). Die Hall-Struktur (1) wird durch einen ersten Kontakt (2), einen zweiten Kontakt (3), einen dritten Kontakt (4) und einen vierten Kontakt (5) elektrisch kontaktiert. 1 shows an exemplary Hall structure ( 1 ) with simplified, schematic, exemplary interconnection from the prior art (SdT). The Hall structure ( 1 ) is replaced by a first contact ( 2 ), a second contact ( 3 ), a third contact ( 4 ) and a fourth contact ( 5 ) contacted electrically.

Die Verschaltung weist einen ersten Umschalter (6), einen zweiten Umschalter (7), einen dritten Umschalter (8) und einen vierten Umschalter (9) auf, die durch eine nicht gezeichnete Steuervorrichtung gesteuert werden. Es ist ein beispielhafter erster Zustand (Z1) in der 1 dargestellt.The interconnection has a first switch ( 6 ), a second switch ( 7 ), a third switch ( 8th ) and a fourth switch ( 9 ), which are controlled by a not shown control device. It is an exemplary first state (Z 1 ) in the 1 shown.

In diesem beispielhaften ersten Zustand (Z1) verbindet der erste Umschalter (6) den ersten Kontakt (2) mit einer Messstromzuleitung (11). Der erste Umschalter (6) hat dabei eine Stellung inne, in der die ebenfalls an den ersten Umschalter (6) angeschlossene zweite Hall-Potenzialleitung (14) nicht mit dem ersten Kontakt (2) verbunden ist. Der erste Umschalter (6) wird vorzugsweise als Transistorschaltung realisiert.In this exemplary first state (Z 1 ), the first switch connects ( 6 ) the first contact ( 2 ) with a measuring current supply ( 11 ). The first switch ( 6 ) holds a position in which the first switch (also 6 ) connected second Hall potential line ( 14 ) not with the first contact ( 2 ) connected is. The first switch ( 6 ) is preferably realized as a transistor circuit.

In dem beispielhaften ersten Zustand (Z1) verbindet der zweite Umschalter (7) den zweiten Kontakt (3) mit der zweiten Hall-Potenzialleitung (14). Der zweite Umschalter (7) hat dabei eine Stellung inne, in der die ebenfalls an den zweiten Umschalter (7) angeschlossene Messstromableitung (12) nicht mit dem zweiten Kontakt (3) verbunden ist. Der zweite Umschalter (7) wird vorzugsweise als Transistorschaltung realisiert. In the exemplary first state (Z 1 ), the second switch connects ( 7 ) the second contact ( 3 ) with the second Hall potential line ( 14 ). The second switch ( 7 ) has a position, in which the second switch (also 7 ) connected measuring current derivative ( 12 ) not with the second contact ( 3 ) connected is. The second switch ( 7 ) is preferably realized as a transistor circuit.

In dem beispielhaften ersten Zustand (Z1) verbindet der dritte Umschalter (8) den dritten Kontakt (4) mit einer Messstromableitung (12). Der dritte Umschalter (8) hat dabei eine Stellung inne, in der die ebenfalls an den dritten Umschalter (8) angeschlossene erste Hall-Potenzialleitung (13) nicht mit dem dritten Kontakt (4) verbunden ist. Der dritte Umschalter (8) wird vorzugsweise als Transistorschaltung realisiert.In the exemplary first state (Z 1 ), the third switch connects ( 8th ) the third contact ( 4 ) with a measuring current derivative ( 12 ). The third switch ( 8th ) has a position in which the third switch (also 8th ) connected first Hall potential line ( 13 ) not with the third contact ( 4 ) connected is. The third switch ( 8th ) is preferably realized as a transistor circuit.

In dem beispielhaften ersten Zustand (Z1) verbindet der vierte Umschalter (9) den vierten Kontakt (5) mit der ersten Hall-Potenzialleitung (13). Der vierte Umschalter (9) hat dabei eine Stellung inne, in der die ebenfalls an den vierten Umschalter (9) angeschlossene Messstromzuleitung (11) nicht mit dem vierten Kontakt (5) verbunden ist. Der vierte Umschalter (9) wird vorzugsweise als Transistorschaltung realisiert.In the exemplary first state (Z 1 ), the fourth switch connects ( 9 ) the fourth contact ( 5 ) with the first Hall potential line ( 13 ). The fourth switch ( 9 ) has a position in which the also to the fourth switch ( 9 ) connected measuring current supply ( 11 ) not with the fourth contact ( 5 ) connected is. The fourth switch ( 9 ) is preferably realized as a transistor circuit.

Da die Umschalter hier in diesem Beispiel nur zwei Positionen einnehmen können, können die an die Umschalter (6, 7, 8, 9) angeschlossenen Kontakte (2, 3, 4, 5) nur zwei der vier möglichen Kontaktfunktionen durchführen:

  • 1. Einleiten des Messstroms (I1) (erste Kontaktfunktion)
  • 2. Ableiten des Messstroms (I1) (zweite Kontaktfunktion)
  • 3. Erfassen des ersten Hall-Potenzials (dritte Kontaktfunktion)
  • 4. Erfassen des zweiten Hall-Potenzials (vierte Kontaktfunktion)
Since the switches here in this example can take only two positions, the to the switch ( 6 . 7 . 8th . 9 ) connected contacts ( 2 . 3 . 4 . 5 ) perform only two of the four possible contact functions:
  • 1. Initiation of the measuring current (I 1 ) (first contact function)
  • 2. Deriving the measuring current (I 1 ) (second contact function)
  • 3. Detecting the first Hall potential (third contact function)
  • 4. Detecting the second Hall potential (fourth contact function)

Der erste Kontakt (2) kann in diesem Beispiel nur die Kontaktfunktionen 1 und 4 wahrnehmen.The first contact ( 2 ) can in this example only the contact functions 1 and 4 perceive.

Der zweite Kontakt (3) kann in diesem Beispiel nur die Kontaktfunktionen 2 und 4 wahrnehmen.The second contact ( 3 ) can in this example only the contact functions 2 and 4 perceive.

Der dritte Kontakt (4) kann in diesem Beispiel nur die Kontaktfunktionen 2 und 3 wahrnehmen.The third contact ( 4 ) can in this example only the contact functions 2 and 3 perceive.

Der vierte Kontakt (5) kann in diesem Beispiel nur die Kontaktfunktionen 1 und 3 wahrnehmen.The fourth contact ( 5 ) can in this example only the contact functions 1 and 3 perceive.

Gemäß dieser Offenbarung ist es zusätzlich auch denkbar, eine Verschaltung beispielsweise so zu wählen, dass jeder Kontakt alle Kontaktfunktionen wahrnehmen kann.In addition, according to this disclosure, it is also conceivable to choose an interconnection, for example, so that each contact can perform all contact functions.

Die Messstromzuleitung (11) ist vorzugsweise mit dem ersten Pol einer Messstromquelle (10) verbunden. Diese Messstromquelle (10) speist über die Messstromzuleitung (11) und den entsprechenden Umschalter (6) den Messstrom (I1) in den Kontakt(2), der gerade die erste Kontaktfunktion ausführt. Die Messstromquelle (10) wird vorzugsweise nach Betrag und/oder Vorzeichen durch die Steuervorrichtung gesteuert, die mit dem Hallspannungsauswerteschaltkreis (15) identisch sein kann oder ein Teil desselben sein kann.The measuring current supply ( 11 ) is preferably connected to the first pole of a measuring current source ( 10 ) connected. This measuring current source ( 10 ) feeds via the measuring current supply ( 11 ) and the corresponding switch ( 6 ) the measuring current (I 1 ) in the contact ( 2 ), which is currently performing the first contact function. The measuring current source ( 10 ) is preferably controlled in magnitude and / or sign by the control device connected to the Hall voltage evaluation circuit (FIG. 15 ) may be identical or may be part of it.

Die Messstromableitung (12) ist vorzugsweise mit dem zweiten Pol der Messstromquelle (10) verbunden. Die Messstromquelle (10) leitet über die Messstromableitung (12) und den Umschalter (8) den Messstrom (I1) aus dem Kontakt (4), der gerade die zweite Kontaktfunktion ausführt, ab.The measuring current derivative ( 12 ) is preferably connected to the second pole of the measuring current source ( 10 ) connected. The measuring current source ( 10 ) conducts via the measuring current derivative ( 12 ) and the switch ( 8th ) the measuring current (I 1 ) from the contact ( 4 ) performing the second contact function.

Ein Hallspannungsauswerteschaltkreis (15) wertet das Potenzial der ersten Hall-Potenzialleitung (13) aus. Die erste Hall-Potenzialleitung (13) ist über den entsprechenden Umschalter (9) mit dem Kontakt (5) verbunden, der die dritte Kontaktfunktion ausführt.A Hall voltage evaluation circuit ( 15 ) evaluates the potential of the first Hall potential line ( 13 ) out. The first Hall potential lead ( 13 ) is via the corresponding switch ( 9 ) with the contact ( 5 ), which performs the third contact function.

Der Hallspannungsauswerteschaltkreis (15) wertet zusätzlich das Potenzial der zweiten Hall-Potenzialleitung (14) aus. Die zweite Hall-Potenzialleitung (14) ist über den entsprechenden Umschalter (7) mit dem Kontakt (3) verbunden, der die vierte Kontaktfunktion ausführt.The Hall voltage evaluation circuit ( 15 ) additionally evaluates the potential of the second Hall potential line ( 14 ) out. The second Hall potential lead ( 14 ) is via the corresponding switch ( 7 ) with the contact ( 3 ) which performs the fourth contact function.

Der Hallspannungsauswerteschaltkreis (15) ermittelt aus den Potenzialen der ersten Hall-Potenzialleitung (13) und der zweiten Hall-Potenzialleitung (14) den Wert des Messsignalausgangs und gibt diesen Wert über den Messsignalausgang (16) aus.The Hall voltage evaluation circuit ( 15 ) determined from the potentials of the first Hall potential line ( 13 ) and the second Hall potential line ( 14 ) the value of the measuring signal output and outputs this value via the measuring signal output ( 16 ) out.

In diesem Beispiel der 1 stehen die Umschalter (6, 7, 8, 9) so, dass der erste Kontakt die erste Kontaktfunktion 1 ausführt, der zweite Kontakt (3) die vierte Kontaktfunktion 4 ausführt, der dritte Kontakt (4) die zweite Kontaktfunktion 2 ausführt und der vierte Kontakt (5) die dritte Kontaktfunktion 3 ausführt.In this example the 1 are the switches ( 6 . 7 . 8th . 9 ) so that the first contact the first contact function 1 the second contact ( 3 ) the fourth contact function 4 the third contact ( 4 ) the second contact function 2 and the fourth contact ( 5 ) the third contact function 3 performs.

Figur 2FIG. 2

Dieses Beispiel aus dem Stand der Technik entspricht bis auf die Stellung der Umschalter (6, 7, 8, 9) dem der 1. Hier ist ein zweiter Zustand (Z2) dargestellt. In diesem Beispiel der 2 stehen die Umschalter (6, 7, 8, 9) so, dass der erste Kontakt die vierte Kontaktfunktion 4 ausführt, der zweite Kontakt (3) die zweite Kontaktfunktion 2 ausführt, der dritte Kontakt (4) die dritte Kontaktfunktion 3 ausführt und der vierte Kontakt (5) die erste Kontaktfunktion 1 ausführt.This prior art example corresponds to the position of the switches ( 6 . 7 . 8th . 9 ) the the 1 , Here is a second state (Z 2 ) is shown. In this example the 2 are the switches ( 6 . 7 . 8th . 9 ) so that the first contact the fourth contact function 4 the second contact ( 3 ) the second contact function 2 the third contact ( 4 ) the third contact function 3 and the fourth contact ( 5 ) the first contact function 1 performs.

Durch Umschalten zwischen dem ersten Zustand (Z1) und dem zweiten Zustand (Z2) kann bereits eine gewisse Kompensation erreicht werden. Der Stromfluss wird dabei aber nur um 90° gedreht. Erst die folgenden 3 und 4 zeigen die Möglichkeit einer Drehung um 360° in 90°-Schritten. By switching between the first state (Z 1 ) and the second state (Z 2 ) a certain compensation can already be achieved. The current flow is only rotated by 90 °. Only the following 3 and 4 show the possibility of a 360 ° rotation in 90 ° increments.

Fig. 3Fig. 3

Dieses Beispiel aus dem Stand der Technik entspricht bis auf die Richtung des Messstroms (I1) dem der 1. Hier ist ein dritter Zustand (Z3) beispielhaft dargestellt.This example from the prior art corresponds to the direction of the measuring current (I 1 ) of the 1 , Here is a third state (Z 3 ) exemplified.

Fig. 4Fig. 4

Dieses Beispiel aus dem Stand der Technik entspricht bis auf die Richtung des Messstroms (I1) dem der 2. Hier ist ein vierter Zustand (Z4) beispielhaft dargestellt.This example from the prior art corresponds to the direction of the measuring current (I 1 ) of the 2 , Here is a fourth state (Z 4 ) exemplified.

Fig. 5 bis Fig. 8Fig. 5 to Fig. 8

In 5 ist das Beispiel der 1 wieder dargestellt. Erfindungsgemäß ist jeder der Kontakte (2, 3, 4, 5) um einen benachbarten weiteren Kontakt (17, 18, 19, 20) ergänzt. Es handelt sich um den fünften Kontakt (17), den sechsten Kontakt (18), den siebten Kontakt (19) und den achten Kontakt (20). Der fünfte Kontakt (17) ist in diesem Beispiel dem ersten Kontakt (2) benachbart. Der sechste Kontakt (18) ist in diesem Beispiel dem zweiten Kontakt (3) benachbart. Der siebte Kontakt (19) ist in diesem Beispiel dem dritten Kontakt (4) benachbart. Der achte Kontakt (20) ist in diesem Beispiel dem vierten Kontakt (5) benachbart.In 5 is the example of 1 shown again. According to the invention, each of the contacts ( 2 . 3 . 4 . 5 ) about a neighboring further contact ( 17 . 18 . 19 . 20 ) added. It is the fifth contact ( 17 ), the sixth contact ( 18 ), the seventh contact ( 19 ) and the eighth contact ( 20 ). The fifth contact ( 17 ) is in this example the first contact ( 2 ) adjacent. The sixth contact ( 18 ) is in this example the second contact ( 3 ) adjacent. The seventh contact ( 19 ) is in this example the third contact ( 4 ) adjacent. The eighth contact ( 20 ) is in this example the fourth contact ( 5 ) adjacent.

Ein erster Schalter (21) verbindet den fünften Kontakt (17) mit der Messstromzuleitung (11), wenn der erste Kontakt (2) die erste Kontaktfunktion ausführt. Dies ist in 5 dargestellt. Dadurch führt der fünfte Kontakt (17) ebenfalls die erste Kontaktfunktion aus. Der erste Kontakt (2) und der fünfte Kontakt (17) bilden in diesem Beispiel der 5 eine Kontaktgruppe, die die erste Kontaktgruppenfunktion der Einleitung des Messstroms (I1) in die Hall-Struktur (1) ausführt.A first switch ( 21 ) connects the fifth contact ( 17 ) with the measuring current supply line ( 11 ), when the first contact ( 2 ) performs the first contact function. This is in 5 shown. This leads the fifth contact ( 17 ) also the first contact function. The first contact ( 2 ) and the fifth contact ( 17 ) form in this example the 5 a contact group, the first contact group function of the introduction of the measuring current (I 1 ) in the Hall structure ( 1 ).

Ein zweiter Schalter (22) verbindet den sechsten Kontakt (18) mit der Messstromableitung (12), wenn der zweite Kontakt (3) die zweite Kontaktfunktion ausführt. Dies ist in 6 dargestellt. Dadurch führt der sechste Kontakt (18) ebenfalls die zweite Kontaktfunktion aus. Der zweite Kontakt (3) und der sechste Kontakt (18) bilden in diesem Beispiel der 6 eine Kontaktgruppe, die die zweite Kontaktgruppenfunktion der Ableitung des Messstroms (I1) aus der Hall-Struktur (1) ausführt.A second switch ( 22 ) connects the sixth contact ( 18 ) with the measuring current derivative ( 12 ), when the second contact ( 3 ) performs the second contact function. This is in 6 shown. This leads the sixth contact ( 18 ) also the second contact function. The second contact ( 3 ) and the sixth contact ( 18 ) form in this example the 6 a contact group, the second contact group function of the derivative of the measuring current (I 1 ) from the Hall structure ( 1 ).

Ein dritter Schalter (23) verbindet den siebten Kontakt (19) mit der Messstromableitung (12), wenn der dritte Kontakt (4) die zweite Kontaktfunktion ausführt. Dies ist in 5 dargestellt. Dadurch führt der siebte Kontakt (19) ebenfalls die zweite Kontaktfunktion aus. Der dritte Kontakt (4) und der siebte Kontakt (19) bilden in diesem Beispiel der 5 eine Kontaktgruppe, die die zweite Kontaktgruppenfunktion der Ableitung des Messstroms (I1) aus der Hall-Struktur (1) ausführt.A third switch ( 23 ) connects the seventh contact ( 19 ) with the measuring current derivative ( 12 ), if the third contact ( 4 ) performs the second contact function. This is in 5 shown. As a result, the seventh contact ( 19 ) also the second contact function. The third contact ( 4 ) and the seventh contact ( 19 ) form in this example the 5 a contact group, the second contact group function of the derivative of the measuring current (I 1 ) from the Hall structure ( 1 ).

Ein vierter Schalter (24) verbindet den achten Kontakt (20) mit der Messstromeinleitung (11), wenn der vierte Kontakt (5) die erste Kontaktfunktion ausführt. Dies ist in 6 dargestellt. Dadurch führt der achte Kontakt (20) ebenfalls die erste Kontaktfunktion aus. Der vierte Kontakt (5) und der achte Kontakt (20) bilden in diesem Beispiel der 6 eine Kontaktgruppe, die die erste Kontaktgruppenfunktion der Einleitung des Messstroms (I1) aus der Hall-Struktur (1) ausführt.A fourth switch ( 24 ) connects the eighth contact ( 20 ) with the measuring current introduction ( 11 ), when the fourth contact ( 5 ) performs the first contact function. This is in 6 shown. This leads to the eighth contact ( 20 ) also the first contact function. The fourth contact ( 5 ) and the eighth contact ( 20 ) form in this example the 6 a contact group, the first contact group function of the introduction of the measuring current (I 1 ) from the Hall structure ( 1 ).

Die 7 und 8 entsprechen den 5 und 6 mit dem Unterschied, dass das Vorzeichen des Messstroms (I1) gewechselt wurde. Die 5 stellt somit einen ersten Zustand (Z1), die 6 einen zweiten Zustand (Z2), die 7 einen dritten Zustand (Z3) und die 8 einen vierten Zustand (Z4) dar. Diese Vorrichtung ist nur ein Beispiel mehrerer möglicher Implementierungen.The 7 and 8th correspond to the 5 and 6 with the difference that the sign of the measuring current (I 1 ) has been changed. The 5 thus provides a first state (Z 1 ), the 6 a second state (Z 2 ), the 7 a third state (Z 3 ) and the 8th a fourth state (Z 4 ). This device is just one example of several possible implementations.

9 zeigt die Figur folgende 10 zur besseren Übersicht ohne eingezeichnete Kontaktgruppen. 9 the figure shows the following 10 for a better overview without any contact groups.

Fig. 10 bis Fig. 1310 to FIG. 13

In 10 ist das Beispiel der 5 wieder dargestellt. Erfindungsgemäß ist jeder der Kontakte (2, 3, 4, 5) und (17, 18, 19, 20) und damit jede der entsprechenden Kontaktgruppen um einen benachbarten weiteren Kontakt (26, 27, 28, 29) gegenüber der 5 ergänzt. Es handelt sich um den neunten Kontakt (26), den zehnten Kontakt (27), den elften Kontakt (28) und den zwölften Kontakt (29). Der neunte Kontakt (26) ist in diesem Beispiel dem ersten Kontakt (2) und dem fünften Kontakt (17) benachbart. Der zehnte Kontakt (27) ist in diesem Beispiel dem zweiten Kontakt (3) und dem sechsten Kontakt (18) benachbart. Der elfte Kontakt (28) ist in diesem Beispiel dem dritten Kontakt (4) und dem siebten Kontakt (19) benachbart. Der zwölfte Kontakt (29) ist in diesem Beispiel dem vierten Kontakt (5) und dem achten Kontakt (20) benachbart.In 10 is the example of 5 shown again. According to the invention, each of the contacts ( 2 . 3 . 4 . 5 ) and ( 17 . 18 . 19 . 20 ) and thus each of the corresponding contact groups around a neighboring further contact ( 26 . 27 . 28 . 29 ) against the 5 added. It is the ninth contact ( 26 ), the tenth contact ( 27 ), the eleventh contact ( 28 ) and the twelfth contact ( 29 ). The ninth contact ( 26 ) is in this example the first contact ( 2 ) and the fifth contact ( 17 ) adjacent. The tenth contact ( 27 ) is in this example the second contact ( 3 ) and the sixth contact ( 18 ) adjacent. The eleventh contact ( 28 ) is in this example the third contact ( 4 ) and the seventh contact ( 19 ) adjacent. The twelfth contact ( 29 ) is in this example the fourth contact ( 5 ) and the eighth contact ( 20 ) adjacent.

Ein fünfter Schalter (30) verbindet den neunten Kontakt (26) mit der Messstromzuleitung (11), wenn der erste Kontakt (2) die erste Kontaktfunktion ausführt. Dies ist in 10 dargestellt. Dadurch führt der neunte Kontakt (26) ebenfalls die erste Kontaktfunktion aus. Der erste Kontakt (2), der fünfte Kontakt (17) und der neunte Kontakt (26) bilden in diesem Beispiel der 10 und 11 eine erste Kontaktgruppe (34), die im Beispiel der 10 die erste Kontaktgruppenfunktion der Einleitung des Messstroms (I1) in die Hall-Struktur (1) ausführt. Hierbei führen im Beispiel der 10 alle drei Kontakte (2, 17, 26) die erste Kontaktfunktion der Einleitung des Messstroms (I1) in die Hall-Struktur (1) aus.A fifth switch ( 30 ) connects the ninth contact ( 26 ) with the measuring current supply line ( 11 ), when the first contact ( 2 ) performs the first contact function. This is in 10 shown. This leads the ninth contact ( 26 ) also the first contact function. The first contact ( 2 ), the fifth Contact ( 17 ) and the ninth contact ( 26 ) form in this example the 10 and 11 a first contact group ( 34 ), which in the example of the 10 the first contact group function of the introduction of the measuring current (I 1 ) into the Hall structure ( 1 ). Here lead in the example of 10 all three contacts ( 2 . 17 . 26 ) the first contact function of the introduction of the measuring current (I 1 ) into the Hall structure ( 1 ) out.

Ein sechster Schalter (31) verbindet den zehnten Kontakt (27) mit der Messstromableitung (12), wenn der zweite Kontakt (3) die zweite Kontaktfunktion ausführt. Dies ist in 11 dargestellt. Dadurch führt der zehnte Kontakt (27) ebenfalls die zweite Kontaktfunktion aus. Der zweite Kontakt (3), der sechste Kontakt (18) und der zehnte Kontakt (27) bilden in diesem Beispiel der 10 und 11 eine zweite Kontaktgruppe (35), die im Beispiel der 11 die zweite Kontaktgruppenfunktion der Ableitung des Messstroms (I1) aus der Hall-Struktur (1) ausführt. Hierbei führen im Beispiel der 11 alle drei Kontakte (3, 18, 27) die zweite Kontaktfunktion der Ableitung des Messstroms (I1) aus der Hall-Struktur (1) aus.A sixth switch ( 31 ) connects the tenth contact ( 27 ) with the measuring current derivative ( 12 ), when the second contact ( 3 ) performs the second contact function. This is in 11 shown. This leads the tenth contact ( 27 ) also the second contact function. The second contact ( 3 ), the sixth contact ( 18 ) and the tenth contact ( 27 ) form in this example the 10 and 11 a second contact group ( 35 ), which in the example of the 11 the second contact group function of the derivative of the measuring current (I 1 ) from the Hall structure ( 1 ). Here lead in the example of 11 all three contacts ( 3 . 18 . 27 ) the second contact function of the derivative of the measuring current (I 1 ) from the Hall structure ( 1 ) out.

Ein siebter Schalter (32) verbindet den elften Kontakt (28) mit der Messstromableitung (12), wenn der dritte Kontakt (4) die zweite Kontaktfunktion ausführt. Dies ist in 10 dargestellt. Dadurch führt der elfte Kontakt (28) ebenfalls die zweite Kontaktfunktion aus. Der dritte Kontakt (4), der siebte Kontakt (19) und der elfte Kontakt (28) bilden in diesem Beispiel der 10 und 11 eine dritte Kontaktgruppe (36), die im Beispiel der 10 die zweite Kontaktgruppenfunktion der Ableitung des Messstroms (I1) aus der Hall-Struktur (1) ausführt. Hierbei führen im Beispiel der 10 alle drei Kontakte (4, 19, 28) die zweite Kontaktfunktion der Ableitung des Messstroms (I1) aus der Hall-Struktur (1) aus.A seventh switch ( 32 ) connects the eleventh contact ( 28 ) with the measuring current derivative ( 12 ), if the third contact ( 4 ) performs the second contact function. This is in 10 shown. As a result, the eleventh contact ( 28 ) also the second contact function. The third contact ( 4 ), the seventh contact ( 19 ) and the eleventh contact ( 28 ) form in this example the 10 and 11 a third contact group ( 36 ), which in the example of the 10 the second contact group function of the derivative of the measuring current (I 1 ) from the Hall structure ( 1 ). Here lead in the example of 10 all three contacts ( 4 . 19 . 28 ) the second contact function of the derivative of the measuring current (I 1 ) from the Hall structure ( 1 ) out.

Ein achter Schalter (33) verbindet den zwölften Kontakt (29) mit der Messstromeinleitung (11), wenn der vierte Kontakt (5) die erste Kontaktfunktion ausführt. Dies ist in 11 dargestellt. Dadurch führt der zwölfte Kontakt (29) ebenfalls die erste Kontaktfunktion aus. Der vierte Kontakt (5), der achte Kontakt (20) und der zwölfte Kontakt (29) bilden in diesem Beispiel der 10 und 11 eine vierte Kontaktgruppe (37), die im Beispiel der 11 die erste Kontaktgruppenfunktion der Einleitung des Messstroms (I1) aus der Hall-Struktur (1) ausführt. Hierbei führen im Beispiel der 11 alle drei Kontakte (5, 20, 29) die zweite Kontaktfunktion der Ableitung des Messstroms (I1) aus der Hall-Struktur (1) aus.An eighth switch ( 33 ) connects the twelfth contact ( 29 ) with the measuring current introduction ( 11 ), when the fourth contact ( 5 ) performs the first contact function. This is in 11 shown. This leads to the twelfth contact ( 29 ) also the first contact function. The fourth contact ( 5 ), the eighth contact ( 20 ) and the twelfth contact ( 29 ) form in this example the 10 and 11 a fourth contact group ( 37 ), which in the example of the 11 the first contact group function of the introduction of the measuring current (I 1 ) from the Hall structure ( 1 ). Here lead in the example of 11 all three contacts ( 5 . 20 . 29 ) the second contact function of the derivative of the measuring current (I 1 ) from the Hall structure ( 1 ) out.

Die 12 und 13 entsprechen den 10 und 11 mit dem Unterschied, dass das Vorzeichen des Messstroms (I1) gewechselt wurde. Die 10 stellt somit einen ersten Zustand (Z1), die 11 einen zweiten Zustand (Z2), die 12 einen dritten Zustand (Z3) und die 13 einen vierten Zustand (Z4) dar. Diese Vorrichtung ist nur ein Beispiel mehrerer möglicher Implementierungen.The 12 and 13 correspond to the 10 and 11 with the difference that the sign of the measuring current (I 1 ) has been changed. The 10 thus provides a first state (Z 1 ), the 11 a second state (Z 2 ), the 12 a third state (Z 3 ) and the 13 a fourth state (Z 4 ). This device is just one example of several possible implementations.

Fig. 14Fig. 14

14 basiert auf 10. Nun sind jedoch vier weitere Kontaktgruppen, eine fünfte Kontaktgruppe (41) und eine sechste Kontaktgruppe (48) und ein siebte Kontaktgruppe (55) und eine achte Kontaktgruppe (62), hinzugekommen. Diese können wie die Struktur in 10 betrieben werden. In dem Beispiel des Zustands der 14 nehmen diese zusätzlichen Kontaktgruppen eine fünfte Kontaktgruppenfunktion wahr. Diese fünfte Kontaktgruppenfunktion ist die einer neutralen Kontaktgruppe. 14 based on 10 , But now there are four more contact groups, a fifth contact group ( 41 ) and a sixth contact group ( 48 ) and a seventh contact group ( 55 ) and an eighth contact group ( 62 ), added. These can be like the structure in 10 operate. In the example of the state of 14 These additional contact groups will perform a fifth contact group function. This fifth contact group function is that of a neutral contact group.

Wie zuvor können die Kontaktgruppen wieder verschiedene Kontaktgruppenfunktionen wahrnehmen. Jede Konfiguration stellt dabei einen Zustand dar. Aufgrund der vielfältigeren Verschaltungsmöglichkeiten entstehen mehr mögliche Zustände. Durch vorzugsweise zyklisches Umschalten zwischen den vermehrten Zuständen kann ein Messwert nun genauer ermittelt werden.As before, the contact groups can again perceive different contact group functions. Each configuration represents a state. Due to the more diverse interconnection options, more possible states arise. By preferably cyclically switching between the increased states, a measured value can now be determined more accurately.

Vorzugsweise werden die vier zusätzlichen Kontaktgruppen, wenn sie keine neutrale Kontaktgruppenfunktion wahrnehmen, so betrieben, wie in 10 gezeigt. Die ursprünglichen vier Kontaktgruppen werden dann vorzugsweise in die neutrale Kontaktgruppenfunktion geschaltet. Somit kommt das Ergebnis dann einer Drehung der Struktur in 10 um 45° gleich.Preferably, the four additional contact groups, if they do not perceive a neutral contact group function, are operated as in 10 shown. The original four contact groups are then preferably switched to the neutral contact group function. Thus, the result then comes into rotation of the structure 10 equal to 45 °.

Fig. 15Fig. 15

15 basiert auf 14 mit dem Unterschied, dass ein anderer Zustand als in 14 dargestellt wird. Die Verschaltung durch die Umschalter ist nun so, dass der Stromfluss um 45° gegen den Uhrzeigersinn in der Struktur gedreht wurde. Im Extremfall kann mir dieser Struktur ein zeitlich rotierender Stromdichtevektor erzeugt werden. 15 based on 14 with the difference being a different state than in 14 is pictured. The interconnection through the switches is now such that the current flow has been rotated 45 ° counterclockwise in the structure. In the extreme case, a temporally rotating current density vector can be generated for this structure.

Fig. 16Fig. 16

Die 16 entspricht im Wesentlichen der 10 mit dem Unterschied, dass nur zwei Kontaktgruppen hinzugekommen sind. Diese Konfiguration hat allerdings den Nachteil, dass das Hall-Signal typischerweise schwächer ist.The 16 essentially corresponds to the 10 with the difference that only two contact groups have been added. However, this configuration has the disadvantage that the Hall signal is typically weaker.

Fig. 17Fig. 17

Erfindungsgemäß wurde, wie oben erwähnt erkannt, dass es sinnvoll sein kann, jeden Kontakt mit einer eigenen Stromquelle zu versorgen. 17 zeigt eine erfindungsgemäße Hall-Struktur (1) ohne Umkonfigurationsmöglichkeit mit einem Kontakt je Kontaktgruppe und sechs Kontakten (2, 3, 17, 4, 5, 18) in einem ersten, nicht änderbaren Zustand (Z1) und mit vier unabhängigen Messstromquellen (68, 67, 66, 10). Die Kontakte, bzw. Kontaktgruppen (2, 3, 4, 5), in die Strom eingeleitet bzw. aus den Strom abgeleitet wird, werden jeweils mit einer eigenen Stromquelle (10, 66, 67, 68) versorgt. Hierdurch sind die Potenziale der Kontakte (2, 3, 4, 5) nicht festgelegt und können gegeneinander durch die lokalen Hall-Potenziale verschoben werden.As mentioned above, it has been recognized according to the invention that it can be useful to supply each contact with its own current source. 17 shows a Hall structure according to the invention ( 1 ) without reconfiguration option with one contact each Contact group and six contacts ( 2 . 3 . 17 . 4 . 5 . 18 ) in a first, non-changeable state (Z1) and with four independent measuring current sources ( 68 . 67 . 66 . 10 ). The contacts or contact groups ( 2 . 3 . 4 . 5 ), is introduced into the stream or derived from the current, each with its own power source ( 10 . 66 . 67 . 68 ) provided. As a result, the potential of the contacts ( 2 . 3 . 4 . 5 ) and can be moved against each other by the local Hall potentials.

Fig. 18Fig. 18

18 zeigt eine erfindungsgemäße Hall-Struktur (1) basierend auf 17 nun aber mit Umkonfigurationsmöglichkeit mit einem Kontakt je Kontaktgruppe und sechs Kontakten (2, 3, 17, 4, 5, 18) in einem ersten (Z1) und mit vier unabhängigen Messstromquellen (68, 67, 66, 10) und Mitteln (6, 7, 8, 9, 43, 50, 57, 64) zur Umkonfiguration zum Zustandswechsel. Hier handelt es sich um acht Umschalter (6, 7, 8, 9, 43, 50, 57, 64). 18 shows a Hall structure according to the invention ( 1 ) based on 17 but now with reconfiguration option with one contact per contact group and six contacts ( 2 . 3 . 17 . 4 . 5 . 18 ) in a first (Z 1 ) and with four independent measuring current sources ( 68 . 67 . 66 . 10 ) and funds ( 6 . 7 . 8th . 9 . 43 . 50 . 57 . 64 ) for reconfiguration to the state change. These are eight switches ( 6 . 7 . 8th . 9 . 43 . 50 . 57 . 64 ).

Fig. 19Fig. 19

19 zeigt eine erfindungsgemäße Hall-Struktur (1) mit Umkonfigurationsmöglichkeit mit einem Kontakt je Kontaktgruppe und sechs Kontakten (2, 3, 17, 4, 5, 18) in einem ersten Zustand (Z1) und mit sechs unabhängigen, abschaltbaren Messstromquellen (70, 69, 68, 67, 66, 10) und weiteren Mitteln (6, 7) zur Umkonfiguration zum Zustandswechsel. Die schaltbaren Messstromquellen (70, 69, 68, 67, 66, 10) werden statt der Umschalter der 18 verwendet. Dies hat den Vorteil, dass der Stromquellentransistor hierfür verwendet werden kann, wodurch die Transistoren der Umschalter entfallen. Statt eines Ein- und Ausschaltens sind auch Zwischenzustände mit reduziertem Messstrom für die Messstromquellen (70, 69, 68, 67, 66, 10) als Zustandsvarianten denkbar. 19 shows a Hall structure according to the invention ( 1 ) with possibility of reconfiguration with one contact per contact group and six contacts ( 2 . 3 . 17 . 4 . 5 . 18 ) in a first state (Z 1 ) and with six independent, switchable measuring current sources ( 70 . 69 . 68 . 67 . 66 . 10 ) and other resources ( 6 . 7 ) for reconfiguration to the state change. The switchable measuring current sources ( 70 . 69 . 68 . 67 . 66 . 10 ) are used instead of the switch 18 used. This has the advantage that the current source transistor can be used for this purpose, whereby eliminating the transistors of the switch. Instead of switching on and off, intermediate states with a reduced measuring current for the measuring current sources ( 70 . 69 . 68 . 67 . 66 . 10 ) as state variants conceivable.

Fig. 20Fig. 20

Die 20 entspricht der 18 mit dem Unterschied, dass die erfindungsgemäße Hall-Struktur (1) acht Kontakte (2, 3, 4, 5, 17, 18, 19, 20) aufweist. Dementsprechend verfügt sie über sechs unabhängigen Messstromquellen (70, 69, 68, 67, 66, 10) und entsprechende Umschaltmittel (6, 7, 8, 9, 43, 50, 57, 64, 78, 79) zur Umkonfiguration zum Zustandswechsel. Die Hall-Spannung wird in diesem ersten Zustand hier beispielhaft an dem fünften Kontakt (17) und dem sechsten Kontakt (18) abgegriffen und dem Hallspannungsauswerteschaltkreis (15) zugeführt. Vorzugsweise wird über drei Kontakte (2, 19, 3) bzw. über drei Kontaktgruppen jeweils ein vordefinierter Messstrom (I1, I2, I3) eingeprägt. Damit dieser möglichst senkrecht zur ersten Symmetrieachse (SL1) diese kreuzt und so eine maximale Hall-Spannung hervorruft, wird der gleiche Strom (I1, I2, I3) an den entsprechend symmetrisch jenseits der ersten Symmetrieachse liegenden Kontakt (5, 20, 4) wieder entnommen und den entsprechenden Messstromquellen (67, 68, 70) wieder zugeführt. Die Strom in die Hall-Struktur injizierenden Kontakte (2, 19, 3) liegen hier spiegelsymmetrisch bezüglich der ersten Symmetrieachse (SL1) zu den Strom entnehmenden Kontakten (5, 20, 4). Durch diese Verschaltung wird eine maximale symmetrische Stromdichteverteilung entlang der ersten Symmetrieachse (SL1) erreicht. Besonders bevorzugt ist eine sechs-zählige Symmetrie für diese Anzahl an Kontakten. Bei einer entsprechenden Erhöhung der Kontaktanzahl sollte die Zähligkeit der Symmetrie entsprechend erhöht werden.The 20 equals to 18 with the difference that the Hall structure according to the invention ( 1 ) eight contacts ( 2 . 3 . 4 . 5 . 17 . 18 . 19 . 20 ) having. Accordingly, it has six independent measuring current sources ( 70 . 69 . 68 . 67 . 66 . 10 ) and corresponding switching means ( 6 . 7 . 8th . 9 . 43 . 50 . 57 . 64 . 78 . 79 ) for reconfiguration to the state change. The Hall voltage is in this first state here exemplified at the fifth contact ( 17 ) and the sixth contact ( 18 ) and the Hall voltage evaluation circuit ( 15 ). Preferably, three contacts ( 2 . 19 . 3 ) or via three contact groups in each case a predefined measuring current (I 1 , I 2 , I 3 ) impressed. So that the latter crosses the latter as perpendicularly as possible to the first axis of symmetry (SL1) and thus produces a maximum Hall voltage, the same current (I 1 , I 2 , I 3 ) is applied to the contact (corresponding symmetrically on the other side of the first symmetry axis). 5 . 20 . 4 ) and the corresponding measuring current sources ( 67 . 68 . 70 ) fed again. The current in the Hall structure injecting contacts ( 2 . 19 . 3 ) lie here mirror-symmetrically with respect to the first axis of symmetry (SL1) to the current-removing contacts ( 5 . 20 . 4 ). This interconnection achieves a maximum symmetrical current density distribution along the first axis of symmetry (SL1). Particularly preferred is a six-fold symmetry for this number of contacts. With a corresponding increase in the number of contacts, the symmetry should be increased accordingly.

Fig. 21Fig. 21

21 entspricht im Wesentlichen 18 mit dem Unterschied, dass die Funktion des Umschaltens zwischen Stromeinspeisung und Erfassung des Hall-Potenzials über Umschalter (6, 7, 8, 9, 43, 50) vorgenommen wird und die Stromquellen potenzialfrei sind. Die in 21 gezeichneten Stromquellen entsprechen jede für sich je zwei Stromquellen entsprechend 19. Da die Stromrichtung umgepolt werden kann, können alle relevanten Messungen auch mit dieser Anordnung vorgenommen werden. Die Ströme werden in diesem Beispiel durch den zentralen Symmetriepunkt geführt. Stattdessen wäre es auch möglich die Verschaltung abweichend von 21 so zu wählen, dass die Ströme immer parallel zur Bildsenkrechten, also vertikal zur Richtung der Hall-Spannung verlaufen. Hierfür müsste die erste Messstromquelle (10) bei Stromeinspeisung nicht mit dem ersten Kontakt (2) und dem dritten Kontakt (4) verbunden sein, sondern mit dem ersten Kontakt (2) und dem vierten Kontakt (5) und die zweite Messstromquelle (10) bei Stromeinspeisung nicht mit dem zweiten Kontakt (3) und dem vierten Kontakt (5) verbunden sein, sondern mit dem zweiten Kontakt (3) und dem dritten Kontakt (4). In dem Fall wären aber mehr Umschalterpositionen notwendig, um diese Geometrie der Ströme zu wiederholen, wenn die Erfassung der Hallspannung durch Umkonfiguration gedreht wird. Daher wäre ggf. die Verwendung einer Umschalteranordnung wie in 20 hier auch sinnvoll. 21 essentially corresponds 18 with the difference that the function of switching between power supply and detection of the Hall potential via switches ( 6 . 7 . 8th . 9 . 43 . 50 ) and the power sources are floating. In the 21 drawn power sources each correspond to each two sources of power accordingly 19 , Since the current direction can be reversed, all relevant measurements can also be made with this arrangement. The currents are passed through the central point of symmetry in this example. Instead, it would also be possible the interconnection deviating from 21 to choose so that the currents are always parallel to the vertical axis, ie vertical to the direction of the Hall voltage. For this, the first measuring current source ( 10 ) with power supply not with the first contact ( 2 ) and the third contact ( 4 ), but with the first contact ( 2 ) and the fourth contact ( 5 ) and the second measuring current source ( 10 ) with power supply not with the second contact ( 3 ) and the fourth contact ( 5 ), but with the second contact ( 3 ) and the third contact ( 4 ). In that case, however, more switch positions would be necessary to repeat this geometry of currents when the Hall voltage detection is rotated by reconfiguration. Therefore, if necessary, the use of a changeover switch arrangement as in 20 also useful here.

Fig. 22Fig. 22

22 entspricht 21 mit dem Unterschied, dass nun acht Kontakte (2, 3, 4, 5, 17, 18, 19, 20) für die Hall-Messung benutzt werden. Davon werden in diesem Zustand sechs Kontakte (2, 4, 19, 17, 18, 20) für die Einspeisung der Messströme (I1, I2, I3, I4) der vier Stromquellen (10, 66, 67, 68) in die Hall-Struktur (1) benutzt und zwei (3, 5) zur Erfassung des Hall-Potenzials. 22 corresponds to 21 with the difference that now eight contacts ( 2 . 3 . 4 . 5 . 17 . 18 . 19 . 20 ) can be used for the Hall measurement. Of these, in this state, six contacts ( 2 . 4 . 19 . 17 . 18 . 20 ) for the supply of the measuring currents (I 1 , I 2 , I 3 , I 4 ) of the four current sources ( 10 . 66 . 67 . 68 ) into the Hall structure ( 1 ) and two ( 3 . 5 ) for detecting the Hall potential.

Fig. 23 Fig. 23

23a zeigt eine typische Messabfolge: Die Vorrichtung wird zunächst im ersten Zustand (Z1), beispielsweise dem der 5, betrieben. Es wird mindestens ein erster Messwert ermittelt. Die Vorrichtung wird dann in einen zweiten Zustand (Z2) gebracht, beispielsweise den der 23. Es wird mindestens ein erster Messwert ermittelt. Aus so erfassten Messwerten wird dann ein korrigierter Messwert ermittelt. Der Prozess wiederholt sich. 23a shows a typical measurement sequence: The device is first in the first state (Z 1 ), for example, the 5 , operated. At least one first measured value is determined. The device is then brought into a second state (Z 2 ), for example that of 23 , At least one first measured value is determined. From such measured values, a corrected measured value is then determined. The process is repeated.

23b Zeigt den entsprechenden Ablauf mit n Zuständen. Besonders bevorzugt ist ein Prozessablauf mit m = 4 oder m = k·4 Zuständen mit k als ganzer positiver Zahl. 23b Shows the corresponding sequence with n states. Particularly preferred is a process flow with m = 4 or m = k · 4 states with k as a whole positive number.

Glossarglossary

Betriebbusiness
Mit Betrieb sind Zeiten des bestimmungsgemäßen Gebrauchs der Vorrichtung gemeint.With operation times of intended use of the device are meant.
BetriebszeitpunktOperating time
Mit Betriebszeitpunt ist ein Zeitpunkt während des Betriebs der Vorrichtung gemeint.By operating time is meant a time during the operation of the device.
Folgendesfollowing
Mit dem Wort „Folgenden“ ist in den Ansprüchen nachfolgender Text innerhalb des Anspruchs bis zu seinem Ende gemeint.The word "following" in the claims means the following text within the claim to its end.
Mittelmedium
Mittel sind Vorrichtungen und Verfahren, die in Vorrichtungen angewendet werden können, aller Art zur Erreichung des angegeben Zwecks.Means are devices and methods that can be used in devices of all kinds to achieve the stated purpose.
HallspannungsauswerteschaltkreisHallspannungsauswerteschaltkreis
Der Hallspannungsauswerteschaltkreis (15) ist eine Teilvorrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die die erfassten Hall-Potenziale in einen Messwert umwandelt, diesen speichert und/oder ausgibt oder sonst wie, beispielsweise zur Steuerung elektromagnetisch betriebener Vorrichtungen etc. verwendet.The Hall voltage evaluation circuit ( 15 ) is a sub-device of the device according to the invention, which converts the recorded Hall potentials into a measured value stores and / or outputs this or otherwise, for example, used to control electromagnetically operated devices, etc.
Hall-StrukturHall structure
Eine Hall-Struktur (1) im Sinne dieser Offenbarung ist eine halbleitende Struktur, die dazu vorgesehen und geeignet ist, mit Hilfe des Hall-Effekts eine Hall-Spannung zu erfassen, die von einer Teilkomponente eines magnetischen Feldes abhängt, das die Hall-Struktur (1) durchströmt. Eine typische Hall-Struktur (1) ist beispielsweise eine Van der Pauw Struktur.A hall structure ( 1 ) in the sense of this disclosure is a semiconducting structure which is intended and suitable for detecting, with the aid of the Hall effect, a Hall voltage which depends on a subcomponent of a magnetic field which determines the Hall structure (FIG. 1 ) flows through. A typical hall structure ( 1 ) is, for example, a Van der Pauw structure.
Hall-PotenzialleitungHall-potential line
Eine Hall-Potenzialleitung dient im Sinne dieser Offenbarung zur Ermittlung eines Hall-Potenzials. Eine Hall-Potenzialleitung verbindet über einen Umschalter zumindest einen Kontakt der Hall-Struktur mit einer Vorrichtung zur Auswertung der Hall-Potenziale, beispielsweise mit einem Hallspannungsauswerteschaltkreis (15). A Hall potential line is used in the sense of this disclosure to determine a Hall potential. A Hall potential line connects via a switch at least one contact of the Hall structure with a device for evaluating the Hall potentials, for example with a Hall voltage evaluation circuit (US Pat. 15 ).
HallHall
Potenzial Mit Hall-Potenzial ist ein elektrisches Potenzial gemeint, dass an der Hall-Struktur erfasst wird.Potential Hall potential refers to an electrical potential that is detected at the Hall structure.
Hall-SpannungHall voltage
Mit Hall-Spannung ist eine gewichtete Summe mindestens zweier Hall-Potenziale zu verstehen. Typischerweise handelt es sich um die Differenz dieser mindestens zwei Hall-Potenziale.Hall voltage is a weighted sum of at least two Hall potentials. Typically this is the difference between these at least two Hall potentials.
KontaktContact
Ein Kontakt im Sinne dieser Offenbarung ist eine Struktur in einer mikrointegrierten Schaltung, der einen elektrischen Kontakt zu einer halbleitenden Schicht in einem halbleitenden Substrat herstellt. Ein Kontakt dient zum Anschluss elektrischer Leitungen der Verdrahtung.A contact in the sense of this disclosure is a structure in a micro-integrated circuit which makes electrical contact with a semiconductive layer in a semiconductive substrate. A contact is used to connect electrical cables to the wiring.
Kontaktgruppe Contact group
Eine Kontaktgruppe besteht aus Kontakten, die gemeinschaftliche eine erste und/oder zweite Kontaktgruppenfunktion wahrnehmen, wenn der aktuelle Zustand eine dieser Kontaktgruppenfunktionen für diese Kontaktgruppe vorsieht.A contact group consists of contacts that share a first and / or second contact group function when the current state provides one of these contact group functions for that contact group.
erste Kontaktgruppenfunktionfirst contact group function
Die erste Kontaktgruppenfunktion ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Kontaktgruppe, der diese Kontaktgruppenfunktion zugeordnet ist, zur Stromeinleitung in die Hall-Struktur benutzt wird.The first contact group function is characterized in that a contact group, which is assigned to this contact group function, is used to introduce current into the Hall structure.
zweite Kontaktgruppenfunktionsecond contact group function
Die zweite Kontaktgruppenfunktion ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Kontaktgruppe, der diese Kontaktgruppenfunktion zugeordnet ist, zur Stromableitung aus der Hall-Struktur benutzt wird.The second contact group function is characterized in that a contact group, which is assigned to this contact group function, is used to derive current from the Hall structure.
dritte Kontaktgruppenfunktionthird contact group function
Die dritte Kontaktgruppenfunktion ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Kontaktgruppe, der diese Kontaktgruppenfunktion zugeordnet ist, zur Erfassung eines ersten Hall-Potenzials benutzt wird. The third contact group function is characterized in that a contact group, which is assigned to this contact group function, is used to detect a first Hall potential.
vierte Kontaktgruppenfunktionfourth contact group function
Die vierte Kontaktgruppenfunktion ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Kontaktgruppe, der diese Kontaktgruppenfunktion zugeordnet ist, zur Erfassung eines zweiten Hall-Potenzials benutzt wird.The fourth contact group function is characterized in that a contact group, which is assigned to this contact group function, is used to detect a second Hall potential.
neutrale Kontaktgruppenfunktionneutral contact group function
Die neutrale Kontaktgruppenfunktion ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakte einer Kontaktgruppe, der diese Kontaktgruppenfunktion zugeordnet ist, voneinander bis auf die Verbindung über die Hall-Struktur isoliert sind und kein Messstrom in die Hall-Struktur(1) über die Kontakte der Kontaktgruppe eingeleitet oder aus dieser abgeleitet wird und kein Hall-Potenzial erfasst wird.The neutral contact group function is characterized in that the contacts of a contact group, which is assigned to this contact group function, are isolated from one another except for the connection via the Hall structure and no measuring current into the Hall structure ( 1 ) is initiated via the contacts of the contact group or derived therefrom and no Hall potential is detected.
MesssignalausgangMeasuring signal output
Der Messsignalausgang kann jede Art von Signalisierung z.B. elektrisch, optisch, akustisch etc. oder Aktuatorik umfassen, die in Anhängigkeit von dem Messergebnis erfolgt. Dies kann auch eine Speicherzelle sein, deren Inhalt in Abhängigkeit vom Messergebnis beispielsweise durch den Hallspannungsauswerteschaltkreis geändert oder festgelegt wird.The measurement signal output can be any kind of signaling e.g. electrically, optically, acoustically, etc. or comprise actuators, which is carried out as a function of the measurement result. This may also be a memory cell, the content of which is changed or established as a function of the measurement result, for example by the Hall voltage evaluation circuit.
MessstromquelleMeasuring power source
Eine Messstromquelle ist eine Stromquelle, die einen elektrischen Strom liefert, dessen Stärke mittels eines Stromvorgabewertes vorgegeben wird oder ausreichend genau als Messstromwert erfasst wird, sodass mit Hilfe zumindest eines dieser Werte eine Vorrichtung, beispielsweise ein Hallspannungsauswerteschaltkreis (15) das Messwertsignal am Messsignalausgang (16) erzeugen kann.A measuring current source is a current source which supplies an electric current whose intensity is predetermined by means of a current specification value or is detected with sufficient accuracy as the measured current value, so that with the aid of at least one of these values a device, for example a Hall voltage evaluation circuit (US Pat. 15 ) the measured value signal at the measuring signal output ( 16 ).
MessstromableitungMeasuring current dissipation
Dies ist die Leitung, über die der Messstrom (I1) der Messstromquelle (1) in die Hall-Struktur (1) eingeleitet wird.This is the line through which the measuring current (I 1 ) of the measuring current source (I 1 ) 1 ) into the Hall structure ( 1 ) is initiated.
MessstromableitungMeasuring current dissipation
Dies ist die Leitung, über die der Messstrom (I1) der Messstromquelle (1) aus der Hall-Struktur (1) abgeleitet wird. This is the line through which the measuring current (I 1 ) of the measuring current source (I 1 ) 1 ) from the Hall structure ( 1 ) is derived.
Schalter switch
Ein Schalter verbindet im Sinne dieser Offenbarung zwei Leitungen in einem Zustand miteinander und trennt sie in einem anderen Zustand wieder.For the purposes of this disclosure, a switch connects two lines in one state with one another and separates them again in another state.
Stromeinleitungcurrent injection
Stromeinleitung bezeichnet die Einleitung des Messstroms in die Hall-Struktur (1).Current introduction refers to the introduction of the measurement current into the Hall structure ( 1 ).
Stromableitungpower dissipation
Stromableitung bezeichnet die Ableitung des Messstroms aus der Hall-Struktur (1).Current derivative refers to the derivative of the measurement current from the Hall structure ( 1 ).
Umschalterswitch
Ein Umschalter ist eine Teilvorrichtung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die zwei Anschüsse oder mehr Anschlüsse (I Anschüsse) auf der einen Seite aufweist und typischerweise einen Anschluss auf der anderen Seite. Der Umschalter selektiert typischerweise in Abhängigkeit vom aktuellen Zustand einen Anschluss auf der ersten Seite und verbindet ihn mit dem typischerweise einen Anschluss auf der anderen Seite. Alle anderen Anschlüsse der ersten Seite sind isoliert voneinander und von dem typischerweise einen Anschluss auf der anderen Seite. Es handelt sich ggf. um einen I:1 analog Multiplexer.A change-over switch is a sub-device of a device according to the invention which has two connections or more connections (I connections) on one side and typically a connection on the other side. The switch typically selects a port on the first page depending on the current state and connects it to the typically one port on the other side. All other ports on the first page are isolated from each other and typically have a port on the other side. It may be an I: 1 analog multiplexer.
ZustandStatus
Ein Zustand der Vorrichtung im Sinne dieser Offenbarung ist durch die Konfiguration von Kontaktgruppenfunktionen der Kontaktgruppen der Vorrichtung und durch den Messstrom (I1) gekennzeichnet. Zwei Zustände können sich auch durch unterschiedliche Messströme (I1) unterscheiden.A state of the device according to this disclosure is characterized by the configuration of contact group functions of the contact groups of the device and by the measuring current (I 1 ). Two states can also differ by different measuring currents (I 1 ).

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Hallplatte Hall plate
22
erster Kontakt (2) der Hall-Struktur (1);first contact ( 2 ) of the Hall structure ( 1 );
33
zweiter Kontakt (3) der Hall-Struktur (1);second contact ( 3 ) of the Hall structure ( 1 );
44
dritter Kontakt (4) der Hall-Struktur (1);third contact ( 4 ) of the Hall structure ( 1 );
55
vierter Kontakt (5) der Hall-Struktur (1);fourth contact ( 5 ) of the Hall structure ( 1 );
66
erster Umschalter first switch
77
zweiter Umschalter second switch
88th
dritter Umschalter third switch
99
Vierter Umschalter Fourth switch
1010
Messstromquelle Measuring power source
1111
erste Messstromzuleitung first measuring current supply
1212
zweite Messstromableitung second measuring current derivation
1313
erste Hall-Potenzialleitung first Hall potential line
1414
zweite Hall-Potenzialleitung second Hall potential line
1515
Hallspannungsauswerteschaltkreis Hallspannungsauswerteschaltkreis
1616
Messsignalausgang Measuring signal output
1717
fünfter Kontakt (17) der Hall-Struktur (1);fifth contact ( 17 ) of the Hall structure ( 1 );
1818
sechster Kontakt (18) der Hall-Struktur (1);sixth contact ( 18 ) of the Hall structure ( 1 );
1919
siebter Kontakt (19) der Hall-Struktur (1);seventh contact ( 19 ) of the Hall structure ( 1 );
2020
achter Kontakt (20) der Hall-Struktur (1);Eighth contact ( 20 ) of the Hall structure ( 1 );
2121
erster Schalter first switch
2222
zweiter Schalter second switch
2323
dritter Schalter third switch
2424
vierter Schalter fourth switch
2525
nicht benutzt not used
2626
neunter Kontakt (26) der Hall-Struktur (1);ninth contact ( 26 ) of the Hall structure ( 1 );
2727
zehnter Kontakt (27) der Hall-Struktur (1);tenth contact ( 27 ) of the Hall structure ( 1 );
2828
elfter Kontakt (28) der Hall-Struktur (1);eleventh contact ( 28 ) of the Hall structure ( 1 );
2929
zwölfter Kontakt (29) der Hall-Struktur (1);twelfth contact ( 29 ) of the Hall structure ( 1 );
3030
fünfter Schalter (30);fifth switch ( 30 );
3131
sechster Schalter (31);sixth switch ( 31 );
3232
siebter Schalter (32);seventh switch ( 32 );
3333
achter Schalter (33);eighth switch ( 33 );
3434
erste Kontaktgruppe der Hallstruktur umfassend in dem Beispiel der 4 den ersten Kontakt (2), den fünften Kontakt (17) und den neunten Kontakt (26)first contact group of the Hall structure comprising in the example of 4 the first contact ( 2 ), the fifth contact ( 17 ) and the ninth contact ( 26 )
3535
zweite Kontaktgruppe der Hallstruktur umfassend in dem Beispiel der 4 den Kontakt (3), den sechsten Kontakt (18) und den zehnten Kontakt (27) zweitensecond contact group of the Hall structure comprising in the example of 4 the contact ( 3 ), the sixth contact ( 18 ) and the tenth contact ( 27 second
3636
dritte Kontaktgruppe der Hallstruktur umfassend in dem Beispiel der 4 den dritten Kontakt (4), den siebten Kontakt (19) und den elften Kontakt (28)third contact group of the Hall structure comprising in the example of 4 the third contact ( 4 ), the seventh contact ( 19 ) and the eleventh contact ( 28 )
3737
vierte Kontaktgruppe der Hallstruktur umfassend in dem Beispiel der 4 den vierten Kontakt (5), den achten Kontakt (20) und den zwölften Kontakt (29)fourth contact group of the Hall structure comprising in the example of 4 the fourth contact ( 5 ), the eighth contact ( 20 ) and the twelfth contact ( 29 )
3838
dreizehnter Kontakt thirteenth contact
3939
vierzehnter Kontakt Fourteenth contact
4040
fünfzehnter Kontakt fifteenth contact
4141
fünfte Kontaktgruppe der Hall-Struktur (1) umfassend in dem Beispiel der 14 den dreizehnten Kontakt (38), den vierzehnten Kontakt (39) und den fünfzehnten Kontakt (40)fifth contact group of the Hall structure ( 1 ) comprising in the example of 14 the thirteenth contact ( 38 ), the fourteenth contact ( 39 ) and the fifteenth contact ( 40 )
4242
neunter Schalter ninth switch
4343
fünfter Umschalter fifth switch
4444
zehnter Schalter tenth switch
4545
sechzehnter Kontakt Sixteenth contact
4646
siebzehnter Kontakt seventeenth contact
4747
achtzehnter Kontakt eighteenth contact
4848
sechste Kontaktgruppe der Hall-Struktur (1) umfassend in dem Beispiel der 14 den sechzehnten Kontakt (45), den siebzehnten Kontakt (46) und den achtzehnten Kontakt (47)sixth contact group of the Hall structure ( 1 ) comprising in the example of 14 the sixteenth contact ( 45 ), the seventeenth contact ( 46 ) and the eighteenth contact ( 47 )
4949
elfter Schalter eleventh switch
5050
sechster Umschalter sixth switch
5151
zwölfter Schalter twelfth switch
5252
neunzehnter Kontakt nineteenth contact
5353
zwanzigster Kontakt twentieth contact
5454
einundzwanzigster Kontakt Twenty-first contact
5555
siebte Kontaktgruppe der Hall-Struktur (1) umfassend in dem Beispiel der 14 den neunzehnten Kontakt (52), den zwanzigsten Kontakt (53) und den einundzwanzigsten Kontakt (54)seventh contact group of the Hall structure ( 1 ) comprising in the example of 14 the nineteenth contact ( 52 ), the twentieth contact ( 53 ) and the twenty-first contact ( 54 )
5656
dreizehnter Schalter thirteenth switch
5757
siebter Umschalter seventh switch
5858
vierzehnter Schalter fourteenth switch
5959
zweiundzwanzigster Kontakt Twenty-second contact
6060
dreiundzwanzigster Kontakt Twenty-third contact
6161
vierundzwanzigster Kontakt Twenty-fourth contact
6262
achte Kontaktgruppe der Hall-Struktur (1) umfassend in dem Beispiel der 14 zweiundzwanzigsten Kontakt (59), den dreiundzwanzigsten Kontakt (60) und den den vierundzwanzigsten Kontakt (61)eighth contact group of the Hall structure ( 1 ) comprising in the example of 14 Twenty-second contact ( 59 ), the twenty-third contact ( 60 ) and the twenty-fourth contact ( 61 )
6363
fünfzehnter Schalter fifteenth switch
6464
achter Umschalter eighth switch
6565
sechzehnter Schalter sixteenth switch
6666
zweite Messstromquelle second measuring current source
6767
dritte Messstromquelle third measuring current source
6868
vierte Messstromquelle fourth measuring current source
6969
fünfte Messstromquelle fifth measuring current source
7070
sechste Messstromquelle sixth measuring current source
7171
zweite Messstromzuleitung second measuring current supply
7272
dritte Messstromzuleitung third measuring current supply
7373
vierte Messstromzuleitung fourth measuring current supply
7474
zweite Messstromableitung second measuring current derivation
7575
dritte Messstromableitung third measuring current derivation
7676
vierte Messstromableitung fourth measuring current derivation
7777
neunter Umschalter ninth switch
7878
zehnter Umschalter tenth switch
7979
I1 I 1
erster Messstrom first measuring current
I2 I 2
zweiter Messstrom second measuring current
I3 I 3
dritter Messstrom third measuring current
I4 I 4
vierter Messstrom fourth measuring current
I5 I 5
fünfter Messstrom fifth measuring current
I6 I 6
sechster Messstrom sixth measuring current
SS
Symmetriepunkt der Hall-Struktur (1)Symmetry point of the Hall structure ( 1 )
SdTSdT
Stand der Technik State of the art
SLSL
Symmetrieachse axis of symmetry
SL1SL1
erste Symmetrieachse first axis of symmetry
SL2SL2
zweite Symmetrieachse second axis of symmetry
SL3SL3
dritte Symmetrieachse third axis of symmetry
SL4SL4
vierte Symmetrieachse fourth axis of symmetry
Z1 Z 1
erster Zustand first condition
Z2 Z 2
zweiter Zustand second state
Z3 Z 3
dritter Zustand third state
Z4 Z 4
vierter Zustand fourth state
Zn Z n
n-ter Zustand nth state
Za Z a
aktueller Zustand current state

Claims (3)

Vorrichtung zur Vermessung der Flussdichte B eines Magnetfeldes mittels des Hall-Effekts – mit einer Hall-Struktur (1); – mit einem ersten Kontakt (2) der Hall-Struktur (1); – mit einem zweiten Kontakt (3) der Hall-Struktur (1); – mit einem dritten Kontakt (4) der Hall-Struktur (1); – mit einem vierten Kontakt (5) der Hall-Struktur (1); – mit einer Messstromquelle (10); – mit einer Messstromzuleitung (11); – mit einer Messstromableitung (12); – mit einer ersten Hall-Potenzialleitung (13); – mit einer zweiten Hall-Potenzialleitung (14); – mit einem ersten Umschalter (6); – mit einem zweiten Umschalter (7); – mit einem dritten Umschalter (8); – mit einem vierten Umschalter (9); – mit einem Hallspannungsauswerteschaltkreis (15); – mit einem Messsignalausgang (16); – mit mindestens einem fünften Kontakt (17) der Hall-Struktur (1); – mit mindestens einem sechsten Kontakt (18) der Hall-Struktur (1); – mit mindestens einem siebten Kontakt (19) der Hall-Struktur (1); – mit mindestens einem achten Kontakt (20) der Hall-Struktur (1); – mit mindestens einem ersten Schalter (21); – mit mindestens einem zweiten Schalter (22) – mit mindestens einem dritten Schalter (23); – mit mindestens einem vierten Schalter (24); – wobei die Vorrichtung sich in einem ersten Zustand befindet oder sich alternativ zu diesem ersten Zustand in zumindest einem zweiten, weiteren Zustand befindet; – wobei der der erste Zustand von zweiten Zustand verschieden ist; – wobei der erste Umschalter (6) den ersten Kontakt (2) der Hall-Struktur (1) mit der Messstromzuleitung (11) im ersten Zustand elektrisch verbindet und von der zweiten Hall-Potenzialleitung (14) im ersten Zustand elektrisch trennt; – wobei der erste Umschalter (6) den ersten Kontakt (2) der Hall-Struktur (1) mit der zweiten Hall-Potenzialleitung (14) im zweiten Zustand elektrisch verbindet und von der der Messstromzuleitung (11) im zweiten Zustand elektrisch trennt; – wobei der zweite Umschalter (7) den zweiten Kontakt (3) der Hall-Struktur (1) mit der ersten Hall-Potenzialleitung (13) im ersten Zustand elektrisch verbindet und von der der Messstromableitung (12) im ersten Zustand elektrisch trennt; – wobei der zweite Umschalter (7) den zweiten Kontakt (3) der Hall-Struktur (1) mit der Messstromableitung (12) im zweiten Zustand elektrisch verbindet und von der ersten Hall-Potenzialleitung (13) elektrisch trennt; – wobei der dritte Umschalter (8) den dritten Kontakt (4) der Hall-Struktur (1) mit der Messstromableitung (12) im ersten Zustand elektrisch verbindet und von der ersten Hall-Potenzialleitung (13) im ersten Zustand elektrisch trennt; – wobei der dritte Umschalter (8) den dritten Kontakt (4) der Hall-Struktur (1) mit der ersten Hall-Potenzialleitung (13) im zweiten Zustand elektrisch verbindet und von der der Messstromableitung (12) im zweiten Zustand elektrisch trennt; – wobei der vierte Umschalter (9) den vierten Kontakt (5) der Hall-Struktur (1) mit der ersten Hall-Potenzialleitung (13) im ersten Zustand elektrisch verbindet und von der der Messstromzuleitung (11) im ersten Zustand elektrisch trennt; – wobei der vierte Umschalter (9) den vierten Kontakt (5) der Hall-Struktur (1) mit der Messstromzuleitung (11) im zweiten Zustand elektrisch verbindet und von der Hall-Potenzialleitung (13) im zweiten Zustand elektrisch trennt; – wobei der erste Schalter (21) den fünften Kontakt (17) mit der Messstromzuleitung (11) im ersten Zustand verbindet und von der Messstromzuleitung (11) im zweiten Zustand trennt; – wobei der zweite Schalter (22) den sechsten Kontakt (18) mit der Messstromableitung (12) im zweiten Zustand verbindet und von der Messstromableitung (12) im ersten Zustand trennt; – wobei der dritte Schalter (23) den siebten Kontakt (19) mit der Messstromableitung (12) im ersten Zustand verbindet und von der Messstromableitung (12) im zweiten Zustand trennt; – wobei der vierte Schalter (24) den achten Kontakt (20) mit der Messstromzuleitung (11) im zweiten Zustand verbindet und von der Messstromzuleitung (11) im zweiten Zustand trennt; – wobei der Hallspannungsauswerteschaltkreis (15) das Messausgangssignal (16) erzeugt, das einen Wert besitzt; – wobei dieser Wert des Messausgangssignals (16) von der Spannungsdifferenz zwischen dem elektrischen Potenzial der ersten Hall-Potenzialleitung (13) und dem elektrischen Potenzial der zweiten Hall-Potenzialleitung (14) abhängt; – wobei dieser Wert des Messausgangssignals (16) zumindest zeitweise die ermittelte Flussdichte B zumindest eines Anteils des Magnetfeldes darstellt, das die Hall-Struktur (1) durchströmt.Device for measuring the flux density B of a magnetic field by means of the Hall effect - with a Hall structure ( 1 ); - with a first contact ( 2 ) of the Hall structure ( 1 ); - with a second contact ( 3 ) of the Hall structure ( 1 ); - with a third contact ( 4 ) of the Hall structure ( 1 ); - with a fourth contact ( 5 ) of the Hall structure ( 1 ); - with a measuring current source ( 10 ); - with a measuring current supply ( 11 ); - with a measuring current derivative ( 12 ); - with a first Hall potential lead ( 13 ); - with a second Hall potential lead ( 14 ); - with a first switch ( 6 ); - with a second switch ( 7 ); - with a third switch ( 8th ); - with a fourth switch ( 9 ); - with a Hall voltage evaluation circuit ( 15 ); - with a measuring signal output ( 16 ); - with at least one fifth contact ( 17 ) of the Hall structure ( 1 ); - with at least one sixth contact ( 18 ) of the Hall structure ( 1 ); - with at least one seventh contact ( 19 ) of the Hall structure ( 1 ); - with at least one eighth contact ( 20 ) of the Hall structure ( 1 ); With at least one first switch ( 21 ); - with at least one second switch ( 22 ) - with at least one third switch ( 23 ); - with at least a fourth switch ( 24 ); - The device is in a first state or is alternatively to this first state in at least a second, further state; - wherein the first state is different from the second state; - where the first switch ( 6 ) the first contact ( 2 ) of the Hall structure ( 1 ) with the measuring current supply line ( 11 ) electrically connects in the first state and from the second Hall potential line ( 14 ) electrically disconnects in the first state; - where the first switch ( 6 ) the first contact ( 2 ) of the Hall structure ( 1 ) with the second Hall potential line ( 14 ) electrically connected in the second state and of the measuring current supply ( 11 ) electrically separates in the second state; - wherein the second switch ( 7 ) the second contact ( 3 ) of the Hall structure ( 1 ) with the first Hall potential line ( 13 ) in the first state electrically connects and from the measuring current derivative ( 12 ) electrically disconnects in the first state; - wherein the second switch ( 7 ) the second contact ( 3 ) of the Hall structure ( 1 ) with the measuring current derivative ( 12 ) electrically connects in the second state and from the first Hall potential line ( 13 ) electrically isolated; - where the third switch ( 8th ) the third contact ( 4 ) of the Hall structure ( 1 ) with the measuring current derivative ( 12 ) electrically connects in the first state and from the first Hall potential line ( 13 ) electrically disconnects in the first state; - where the third switch ( 8th ) the third contact ( 4 ) of the Hall structure ( 1 ) with the first Hall potential line ( 13 ) electrically connected in the second state and of the measuring current derivative ( 12 ) electrically separates in the second state; - where the fourth switch ( 9 ) the fourth contact ( 5 ) of the Hall structure ( 1 ) with the first Hall potential line ( 13 ) electrically connected in the first state and of the measuring current supply ( 11 ) electrically disconnects in the first state; - where the fourth switch ( 9 ) the fourth contact ( 5 ) of the Hall structure ( 1 ) with the measuring current supply line ( 11 ) electrically connects in the second state and from the Hall potential line ( 13 ) electrically separates in the second state; - where the first switch ( 21 ) the fifth contact ( 17 ) with the measuring current supply line ( 11 ) in the first state and from the measuring current supply ( 11 ) separates in the second state; - the second switch ( 22 ) the sixth contact ( 18 ) with the measuring current derivative ( 12 ) in the second state and from the measuring current derivative ( 12 ) in the first state separates; - where the third switch ( 23 ) the seventh contact ( 19 ) with the measuring current derivative ( 12 ) in the first state and from the measuring current derivative ( 12 ) separates in the second state; - the fourth switch ( 24 ) the eighth contact ( 20 ) with the measuring current supply line ( 11 ) in the second state and from the measuring current supply ( 11 ) separates in the second state; - wherein the Hall voltage evaluation circuit ( 15 ) the measuring output signal ( 16 ) having a value; - where this value of the measuring output signal ( 16 ) of the voltage difference between the electrical potential of the first Hall potential line ( 13 ) and the electrical potential of the second Hall potential line ( 14 ) depends; - where this value of the measuring output signal ( 16 ) at least temporarily represents the determined flux density B of at least a portion of the magnetic field that the Hall structure ( 1 ) flows through. Vorrichtung nach Anspruch 1 – mit einem neunten Kontakt (26) der Hall-Struktur (1); – mit einem zehnten Kontakt (27) der Hall-Struktur (1); – mit einem elften Kontakt (28) der Hall-Struktur (1); – mit einem zwölften Kontakt (29) der Hall-Struktur (1); – mit einem fünften Schalter (30); – mit einem sechsten Schalter (31); – mit einem siebten Schalter (32); – mit einem achten Schalter (33); – wobei der fünfte Schalter (30) den neunten Kontakt (26) mit der Messstromzuleitung (11) im ersten Zustand verbindet und von der Messstromzuleitung (11) im zweiten Zustand trennt; – wobei der sechste Schalter (31) den zehnten Kontakt (27) mit der Messstromableitung (12) im zweiten Zustand verbindet und von der Messstromableitung (12) im ersten Zustand trennt; – wobei der siebte Schalter (32) den elften Kontakt (28) mit der Messstromableitung (12) im ersten Zustand verbindet und von der Messstromableitung (12) im zweiten Zustand trennt; – wobei der achte Schalter (33) den zwölften Kontakt (29) mit der Messstromzuleitung (11) im zweiten Zustand verbindet und von der Messstromzuleitung (11) im zweiten Zustand trennt.Device according to claim 1 - with a ninth contact ( 26 ) of the Hall structure ( 1 ); - with a tenth contact ( 27 ) of the Hall structure ( 1 ); - with an eleventh contact ( 28 ) of the Hall structure ( 1 ); - with a twelfth contact ( 29 ) of the Hall structure ( 1 ); - with a fifth switch ( 30 ); - with a sixth switch ( 31 ); - with a seventh switch ( 32 ); - with an eighth switch ( 33 ); - where the fifth switch ( 30 ) the ninth contact ( 26 ) with the measuring current supply line ( 11 ) in the first state and from the measuring current supply ( 11 ) separates in the second state; - where the sixth switch ( 31 ) the tenth contact ( 27 ) with the measuring current derivative ( 12 ) in the second state and from the measuring current derivative ( 12 ) in the first state separates; - where the seventh switch ( 32 ) the eleventh contact ( 28 ) with the measuring current derivative ( 12 ) in the first state and from the measuring current derivative ( 12 ) separates in the second state; - the eighth switch ( 33 ) the twelfth contact ( 29 ) with the measuring current supply line ( 11 ) in the second state and from the measuring current supply ( 11 ) in the second state. Vorrichtung mit einer Hall-Struktur (1) – umfassend mindestens vier Kontaktgruppen (34, 35, 36, 37) von jeweils mindestens n Kontakten (2, 17, 26; 3, 18, 27; 4, 19, 28; 5, 20, 29), die die Hall-Struktur (1) elektrisch kontaktieren; – wobei die Anzahl n der Kontakte pro Kontaktgruppe jeder dieser Kontaktgruppen in jeder Kontaktgruppe größer als die Anzahl eins pro Kontaktgruppe ist; – wobei die Vorrichtung sich zeitweise während des Betriebes der Vorrichtung in einem ersten Zustand (Z1) befindet oder sich alternativ zu diesem ersten Zustand (Z1) zu anderen Zeiten des Betriebs die Vorrichtung zumindest zeitweise in zumindest einem weiteren, zweiten Zustand (Z2) befindet; – wobei diese Zustände (Z1, Z2) voneinander verschieden sind; – wobei der Zustand der mindestens zwei Zustände, der zu einem Betriebszeitpunkt vorliegt im Folgenden der aktuelle Zustand (Za) ist; – wobei jeder von vier Kontaktgruppen der mindestens vier Kontaktgruppen (34, 35, 36, 37) genau eine von mindestens vier, im Folgenden aufgeführten Kontaktgruppenfunktionen (erste, zweite dritte und vierte Kontaktgruppenfunktion) im aktuellen Zustand (Za) zugeordnet ist; – wobei jeder der vier folgenden Kontaktgruppenfunktionen mindestens eine der mindestens vier Kontaktgruppen (34, 35, 36, 37) im aktuellen Zustand (Za) zugeordnet ist; – wobei eine erste Kontaktgruppenfunktion der mindestens vier Kontaktgruppenfunktionen dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Kontaktgruppe, der diese Kontaktgruppenfunktion zugeordnet ist, zur Stromeinleitung in die Hall-Struktur benutzt wird; – wobei eine zweite Kontaktgruppenfunktion der mindestens vier Kontaktgruppenfunktionen dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Kontaktgruppe, der diese Kontaktgruppenfunktion zugeordnet ist, zur Stromableitung aus der Hall-Struktur benutzt wird; – wobei eine dritte Kontaktgruppenfunktion der mindestens vier Kontaktgruppenfunktionen dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Kontaktgruppe, der diese Kontaktgruppenfunktion zugeordnet ist, zur Erfassung eines ersten Hall-Potenzials benutzt wird; – wobei eine vierte Kontaktgruppenfunktion der mindestens vier Kontaktgruppenfunktionen dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Kontaktgruppe, der diese Kontaktgruppenfunktion zugeordnet ist, zur Erfassung eines zweiten Hall-Potenzials benutzt wird; – wobei in einer Kontaktgruppe, der die erste Kontaktgruppenfunktion zugeordnet ist, eine erste Anzahl von Kontakten von mehr als die Anzahl von einem Kontakt dieser Kontaktgruppe für die Stromeinleitung benutzt werden; – wobei in einer Kontaktgruppe, der die zweite Kontaktgruppenfunktion zugeordnet ist, eine zweite Anzahl an Kontakten von mehr als die Anzahl von einem Kontakt dieser Kontaktgruppe für die Stromableitung benutzt werden; – wobei in einer Kontaktgruppe, der die dritte Kontaktgruppenfunktion zugeordnet ist, mindestens ein Kontakt dieser Kontaktgruppe, aber weniger als die erste und zweite Anzahl an Kontakten, zur Erfassung des ersten Hall-Potenzials benutzt wird und wobei die anderen Kontakte dieser Kontaktgruppe ausschließlich über die Hall-Struktur miteinander elektrisch verbunden sind; – wobei in einer Kontaktgruppe, der die vierte Kontaktgruppenfunktion zugeordnet ist, mindestens ein Kontakt dieser Kontaktgruppe, aber weniger als die erste und zweite Anzahl an Kontakten, zur Erfassung des zweiten Hall-Potenzials benutzt wird und wobei die anderen Kontakte dieser Kontaktgruppe ausschließlich über die Hall-Struktur miteinander elektrisch verbunden sind; – wobei die Vorrichtung Mittel aufweist, um in Abhängigkeit vom aktuellen Zustand (Za) jeder der vier Kontaktgruppen (34, 35, 36, 37) genau eine von vier möglichen Kontaktgruppenfunktionen zuzuordnen; – wobei die Vorrichtung Mittel aufweist, um den aktuellen Zustand zu ändern; – wobei zwei beliebige Zustände der mindestens zwei Zustände bezogen auf diesen Anspruch genau dann verschieden sind, wenn die Zuordnung der mindestens vier Kontaktgruppenfunktionen zu den mindestens vier Kontaktgruppen der Vorrichtung unterschiedlich ist.Device with a Hall structure ( 1 ) - comprising at least four contact groups ( 34 . 35 . 36 . 37 ) of at least n contacts ( 2 . 17 . 26 ; 3 . 18 . 27 ; 4 . 19 . 28 ; 5 . 20 . 29 ), which the Hall structure ( 1 ) contact electrically; Wherein the number n of contacts per contact group of each of these contact groups in each contact group is greater than the number one per contact group; - The device is temporarily during operation of the device in a first state (Z 1 ) or alternatively to this first state (Z 1 ) at other times of operation, the device at least temporarily in at least one further, second state (Z 2 ) is located; - These states (Z 1 , Z 2 ) are different from each other; - wherein the state of the at least two states that exist at an operating time in the following is the current state (Z a ); Each of four contact groups of the at least four contact groups ( 34 . 35 . 36 . 37 ) exactly one of at least four, listed below contact group functions (first, second third and fourth contact group function) in the current state (Z a ) is assigned; Each of the four following contact group functions having at least one of the at least four contact groups ( 34 . 35 . 36 . 37 ) is assigned in the current state (Z a ); - wherein a first contact group function of the at least four contact group functions is characterized in that a contact group, which is assigned to this contact group function, is used for current introduction into the Hall structure; - wherein a second contact group function of the at least four contact group functions is characterized in that a contact group, which is assigned to this contact group function, is used for current dissipation from the Hall structure; - wherein a third contact group function of the at least four contact group functions is characterized in that a contact group, which is assigned to this contact group function, is used to detect a first Hall potential; - wherein a fourth contact group function of the at least four contact group functions is characterized in that a contact group, which is assigned to this contact group function, is used to detect a second Hall potential; Wherein, in a contact group associated with the first contact group function, a first number of contacts of more than the number of one contact of that contact group are used for the current injection; Wherein, in a contact group associated with the second contact group function, a second number of contacts of more than the number of one contact of that contact group are used for the current drain; Wherein, in a contact group associated with the third contact group function, at least one contact of that contact group but less than the first and second number of contacts is used to detect the first Hall potential and the other contacts of that contact group are exclusively through the Hall Structure are electrically connected to each other; - Wherein in a contact group, which is assigned to the fourth contact group function, at least one contact of this contact group, but less than the first and second number of contacts, is used to detect the second Hall potential and wherein the other contacts of this contact group exclusively on the Hall Structure are electrically connected to each other; - wherein the device comprises means for, depending on the current state (Z a ) of each of the four contact groups ( 34 . 35 . 36 . 37 ) assign exactly one of four possible contact group functions; - wherein the device has means to change the current state; - Wherein any two states of the at least two states relating to this claim are exactly different if the assignment of the at least four contact group functions to the at least four contact groups of the device is different.
DE102016110611.9A 2016-06-09 2016-06-09 Device with a Hall structure with an increased signal amplitude Active DE102016110611B4 (en)

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